专利名称：感应电动机以及感应电动机的转子的制作方法
技术领域：
公开的实施方式涉及感应电动机以及感应电动机的转子。
背景技术：
以往，已知具备将导体的两端分别用环状的短路环短路的转子、即所谓“笼式转子”的感应电动机。所述感应电动机大多具备加强部件，所述加强部件从旋转轴的延伸方向按压短路环并相对于旋转轴接合。所述加强部件起到防止由离心力引起的短路环的飞出和变形的效果。另外，为了使所述加强部件与短路环接触也不会妨碍磁通的流动，所述加强部件经常采用非磁性材料。例如，在专利文献I中，公开了具备由非磁性的镍合金形成的加强部件的感应电动机的转子。专利文献1:日本专利第3701413号公报然而，在现有的感应电动机中，在即使是因高速旋转和长期旋转等而从转子产生热量的情况下也能无障碍地进行运转这方面存在进一步改善的余地。这是因为，由于短路环、旋转轴和加强部件各自的线膨胀系数的差异，存在着例如加强部件妨碍旋转轴由于热而向轴向延伸而使旋转轴弯曲的可能性。另外，所述课题不仅在从转子产生热量的情况下发生，而且在高温环境下运转感应电动机的情况下也同样会发生。
发明内容
实施方式的一个方式就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供即使在高温环境下也能够无障碍地运转的感应电动机和感应电动机的转子。实施方式的一个方式涉及的感应电动机具备短路环、第一加强部件和第二加强部件。短路环用于使绕筒状转子铁心的旋转轴配置成环状的多个导体分别在所述转子铁心的端面短路。第一加强部件嵌合于所述短路环。第二加强部件嵌合于所述第一加强部件并且固定于所述旋转轴。根据实施方式的一个方式，即使是在高温环境下也能够无障碍地运转。
图1是表示实施方式涉及的感应电动机的结构例的纵剖视图。图2是实施方式涉及的转子的外观图。图3A是转子铁心的剖视图。图3B是转子铁心的主视图。图4是短路部的放大图。图5是表示变形例涉及的转子的结构例的纵剖视图。
图6是第二加强部件的主视图。图7是示出现有的短路部的构成例的图。标号说明1:感应电动机；2:马达罩；3 :马达框架；6 :定子；7 :转子；8 :端子箱；9 :风扇壳体；21 :进气孔；31 :第一散热翅片；32 :第二散热翅片；41 :负载相反侧托架；42:负载侧托架；51 :负载相反侧轴承；52 :负载侧轴承；61 :定子铁心；62 :定子绕组；71 :转子铁心；72 :旋转轴；73 :短路部；74 :套筒；91 :冷却风扇；92:冷却风引导件；93 :连通孔；94 :排气孔；711 :槽；712 :导体；731 :短路环；732 :第一加强部件；733 :第二加强部件；733a :装配孔。
具体实施例方式下面，参照附图详细说明本申请公开的感应电动机和感应电动机的转子的实施方式。另外，本发明不受下面所示的实施方式限定。首先，用图1说明实施方式涉及的感应电动机的结构例。图1是表示实施方式涉及的感应电动机I的结构例的侧剖视图。另外，为了便于理解说明，在图1中图示了包含以铅直向上为正方向的Z轴的三维正交坐标系。所述正交坐标系在下面说明所采用的其他附图中有时也会示出。而且，在下面，存在下述情况对于由多个构成的结构要素，仅对多个中的一个部件标以标号，而对其他各部件省略标号的标注。在所述情况下，标有标号的部件与其他各部件的结构是相同的。如图1所示,感应电动机I具备马达罩2、马达框架3、负载相反侧托架41、负载侧托架42、负载相反侧轴承51、负载侧轴承52、定子6、转子7、端子箱8和风扇壳体9。马达罩2在其内部收纳马达框架3。而且，马达罩2在负载相反侧具有冷却风的进气孔21。马达框架3形成为筒状，在其内部收纳有定子6和转子7之类的感应电动机I的驱动部。而且，马达框架3在其外周面具备第一散热翅片31和第二散热翅片32。负载相反侧托架41安装在马达框架3的负载相反侧开口部，并且用于保持环状的负载相反侧轴承51。同样地，负载侧托架42安装在马达框架3的负载侧开口部，并且用于保持环状的负载侧轴承52。定子6具备定子铁心61。定子铁心61是层叠多张环状的电磁钢板并形成为筒状而成的，其外周面固定于马达框架3的内周面。而且，在定子铁心61的齿卷绕有定子绕组62。而且，虽未图示，在定子6连接有用于向定子6供给驱动用的三相电力的定子用导线。而且，在定子6的内周侧隔着预定的空隙相对配置有转子7。转子7具备转子铁心71、旋转轴72和短路部73。转子铁心71形成为筒状。而且，虽未图示，转子铁心71具有绕旋转轴72配置成环状的槽，在所述槽铸入有铝或铝合金(下面，以铝进行说明)等导体。对于这一点的细节在后面利用图3A进行叙述。旋转轴72由碳素钢等形成，沿图中的Y方向贯通转子铁心71地设置。此时，旋转轴72的外周面通过热压配合等固定于转子铁心71的内周面。另外，在所述旋转轴72的外周面与转子铁心71的内周面之间有时也会夹设有后述的套筒。对于这一点的细节在后面利用图5进行叙述。而且，在下面，旋转轴72由碳素钢构成。而且，旋转轴72由上述的负载相反侧轴承51和负载侧轴承52轴支承。短路部73是含有环状短路环的结构要素，所述短路环用于使所述导体分别在转子铁心71的两端面短路。即，转子7构成为所谓的“笼式转子”。而且，短路部73包括相对于短路环嵌合的第一加强部件(下面，记载为“第一加强部件”;相对于所述第一加强部件嵌合且相对于旋转轴72固定的第二加强部件(下面，记载为“第二加强部件”)。对于所述短路部73的细节在后面利用图2以后的图进行叙述。另外，在下面，仅对转子铁心71的负载侧端面的短路部73标以标号进行说明，不过负载相反侧端面的短路部也是同样的结构。端子箱8是用于收纳感应电动机I的外部连接端子的框体，其安装在负载相反侧托架41。
风扇壳体9是用于收纳冷却风扇91的框体,其安装于马达框架3。而且,风扇壳体9具有用于与马达框架3连通的连通孔93和用于排出冷却风的排气孔94。冷却风扇91安装在风扇壳体9中，用于将通过连通孔93吸入的冷却风从排气孔94排出。另外，在冷却风扇91和连通孔93之间设有用于引导冷却风的冷却风引导件92。在下面，使用图2以后的图主要对使用图1说明了的实施方式涉及的感应电动机I的转子7进行说明。另外，图1所示的A-A剖面在后面叙述的使用图3A的说明中示出。图2是实施方式涉及的转子7的外观图。虽然与使用图1的说明重复，不过如图2所示，转子7具备转子铁心71、旋转轴72和短路部73。转子铁心71是层叠多张环状的电磁钢板并形成为筒状而成的。另外，在所述层叠中，将电磁钢板彼此通过铆接等接合起来。在此，用图3A对转子铁心71的内部结构进行说明。图3A是转子铁心71的剖视图。另外，图3A图示出了图1中所示的A-A剖面。如图3A所示，转子铁心71具有绕旋转轴72配置成环状的槽711。在所述槽711分别如上所述地铸入有由铝等磁性材料构成的导体712。另外，在下面，导体712是由铝构成的。在此，槽711以沿轴向(即，Y轴方向)贯通转子铁心71的方式设置的，并且导体712的端部露出于转子铁心71的端面。另外，在图3A(和后述的图3B)仅图示出四个槽711，而省略了其他槽711的图示。因此，图3A (和后述的图3B)并不特别限定槽711的个数。同样地，也不限定槽711的剖面形状。回到图2的说明，对 短路部73进行说明。如图2所示，短路部73具备短路环731、第一加强部件732和第二加强部件733。短路环731与导体712同样地由铝构成，是通过铝压铸在转子铁心71的端面与导体712 —体形成的。图3B示出所述情况的主视图。如图3B所示，短路环731与导体712—起通过铝压铸而一体成形，并且短路环731设在转子铁心71的两端面，所述导体712铸入呈环状地配置的槽711中。S卩，短路环731将导体712在其两端短路。由此，形成了“笼式转子(cage rotor)”。回到图2的说明，对第一加强部件732进行说明。如图2所示，第一加强部件732是安装于短路环731的环状加强部件。此时，如图4所示，第一加强部件732在短路部73的外周侧与短路环731之间设有轴向的空隙il地进行安装。第二加强部件733是安装于第一加强部件732并且固定于旋转轴72的环状加强部件。此时，第二加强部件733在短路部73的外周侧与第一加强部件732之间设有轴向的空隙i2地进行安装。另外，第一加强部件732由不锈钢等非磁性材料形成，第二加强部件733由碳素钢等形成。对于这一点的细节在后面在利用下面的图4的说明中进行叙述。图4是图1所示的短路部73的放大图。虽然与使用图2的说明重复，不过如图4所示，第一加强部件732在短路部73的外周侧设有轴向的空隙il地安装于短路环731。另夕卜，此时，在短路部73的内周侧同样设有轴向的空隙i3。并且，所述安装通过嵌合部f I的过渡配合或者过盈配合进行。此时，如图4所示，第一加强部件732嵌合在短路环731的外周侧。而且，第二加强部件733在短路部73的外周侧设有轴向的空隙i2地安装于第一加强部件732。另外，此时，在短路部73的内周侧同样设有轴向的空隙i4。并且，所述安装通过嵌合部f2的过渡配合或者过盈配合进行。此时，如图4所示，第一加强部件732嵌合于沿第二加强部件733的外缘设置的环状的凸部的内周侧。而且，第二加强部件733也固定在旋转轴72的外周面。所述固定是通过嵌合部f3的热压配合等进行的。在此，使用图7对现有的短路部73’的结构例进行叙述。图7是示出现有的短路部73’的构成例的图。如图7所示，现有的短路部73’具备短路环731和加强部件733’。并且，加强部件733’嵌合于短路环731和旋转轴72。并且，例如，短路环731采用铝，加强部件733’采用不会妨碍流过短路环731的磁通的流动的非磁性的镍合金或钛等，旋转轴72采用碳素钢。在此，着眼于分别形成短路环731、加强部件733’和旋转轴72的材料的线膨胀系数，以往，这些部件的线膨胀系数存在下述关系“短路环731〉旋转轴72>加强部件733’ ”。由此，例如，存在下述危险旋转轴72向轴向的线膨胀(即，由热引起的向Y轴正方向的伸长)被比所述旋转轴72线膨胀系数小的加强部件733’阻挡，从而使旋转轴72弯曲。而且，由此，存在着发生旋转晃动和振动的危险。而且，已知镍合金和钛等一般是高价材料，且加工费高昂。因此，现有的短路部73’在成本方面也不经济。回到图4的说明。因此，在本实施方式涉及的转子7中，将加强部件由第一加强部件732和第二加强部件733构成，并且组合成线膨胀系数满足下述关系“短路环731〉第一加强部件732〉第二加强部件733 旋转轴72”。具体来说，与短路环731接触的第一加强部件732采用线膨胀系数比铝构成的短路环731小的廉价非磁性材料。例如，在下面，第一加强部件732由满足所述条件的不锈钢构成。而且，第二加强部件733采用线膨胀系数比不锈钢构成的第一加强部件732小且与旋转轴72大致相同的材料。例如，在下面，第二加强部件733由满足所述条件的碳素钢构成。而且，将第一加强部件732形成为例如在轴向(即，Y方向。以下相同)形成得薄等、能够得到预定弹性的形状。而且，如上所述，在第一加强部件732的轴向的前后设有空隙il i4。在形成为该种结构的情况下，首先，第一加强部件732由非磁性材料构成，因此不会妨碍流过短路环731的磁通的流动。而且，第一加强部件732具有预定弹性，因此能够弹性地吸收短路环731与第二加强部件733的线膨胀的差。而且，第一加强部件732在轴向的前后具有空隙il i4，因此通过在所述空隙il i4的范围内滑动，能够吸收短路环731与第二加强部件733的线膨胀的差。而且，第一加强部件732的线膨胀系数比短路环731的线膨胀系数小，因此能够可靠地对短路环731从Y轴的正方向朝负方向按压。同样地，第二加强部件733的线膨胀系数比第一加强部件732的线膨胀系数小，因此能够可靠地对第一加强部件732从Y轴的正方向朝负方向按压。而且，第二加强部件733具有与旋转轴72大致相同的线膨胀系数，因此不会阻碍旋转轴72向轴向的线膨胀。即，由于旋转轴72不会弯曲，因此能够防止旋转晃动和振动。因此，根据实施方式涉及的转子7和具备所述转子7的感应电动机1，即使是在高温环境下也能够无障碍地运转。而且，通过采用不锈钢和碳素钢之类普通且廉价的材料，能够消除成本方面的不经济。另外，在上述的例子中，对各部件的线膨胀系数为“短路环731〉第一加强部件732〉第二加强部件733 旋转轴72”的关系的情况进行了叙述，不过也可以使相邻的部件具有相同的线膨胀系数。因此，也可以采用满足“短路环731 >第一加强部件732 >第二加强部件733 旋转轴72”的关系的组合。另外，到此为止，列举了旋转轴72直接固定于转子铁心71的内周面的情况为例进行了说明，不过也存在旋转轴72隔着套筒间接地固定于转子铁心71的情况。利用图5对所述变形例进行说明。图5是表示变形例涉及的转子7A的结构例的纵剖视图。另外，图5对应于图1所示的实施方式涉及的感应电动机I的转子7的结构例，除了还具备套筒74的点以外与图1是相同的，因此对两者共通的说明适当省略。如图5所示，变形例涉及的转子7A还具备套筒74。套筒74是筒状的连接部件，其外周面通过热压配合等固定连接于转子铁 心71的内周面。另外，优选的是，套筒74由线膨胀系数与旋转轴72大致相同的材料形成。在此，旋转轴72同样由碳素钢构成。而且，旋转轴72的外周面固定在套筒74的内周面。即，旋转轴72隔着套筒74间接地固定于转子铁心71。另外，在此，作为套筒74，采用在轴向设有阶梯差的带阶梯差套筒，由此，能够提高旋转轴72的刚性而不会损害旋转轴72的旋转精度。并且，在如此设有套筒74的情况下，第二加强部件733通过热压配合等固定于套筒74的外周面。换言之，第二加强部件733隔着与旋转轴72外接地设置的套筒74间接地固定于旋转轴72 (参照图中的嵌合部f3’)。在此，第二加强部件733与旋转轴72和套筒74同样为碳素钢，因此与使用图4说明的情况相同，不会阻碍旋转轴72和套筒74的线膨胀。S卩，由于旋转轴72和套筒74不会弯曲，因此能够防止旋转晃动和振动。这样，即使是设有套筒74的结构，也能够提供能够在高温环境下无障碍地运转的感应电动机I。另外，在设有套筒74的情况下，能够后安装旋转轴72，因此对于使用者来说，有着旋转轴72的选择的自由度高的优点。另外，感应电动机I的旋转晃动和振动不仅在旋转轴72弯曲的情况下发生，在转子7的平衡偏移的情况等也会发生。为了对应该情况，第二加强部件733兼用作转子7的配重。利用图6对这一点进行说明。图6是第二加强部件733的主视图。如图6所示，第二加强部件733具备沿周向排列的装配孔733a。装配孔733a是用于供使转子7取得平衡的平衡件装配的装配部。
在此，例如，在采用螺钉作为平衡件的情况下，将所述螺钉螺合于装配孔733a。而且，例如，在采用槽泥(putty)作为平衡件的情况下，将所述油灰填充到装配孔733a。另外，在图6中示出了装配孔733a沿周向等间隔地设有12个的例子，不过并不限定装配孔733a的个数和间隔。而且，同样地，也不限定装配孔733a的形状。如上所述，实施方式涉及的感应电动机和感应电动机的转子具备短路环、第一加强部件和第二加强部件。短路环使多个导体在筒状的转子铁心的端面短路，所述多个导体绕转子铁心的旋转轴配置成环状。第一加强部件嵌合于短路环。第二加强部件嵌合于第一加强部件并且固定于旋转轴。因此，根据实施方式涉及的感应电动机和感应电动机的转子，即使是在高温环境下也能够无障碍地运转。另外，在上述的实施方式中，对导体和短路环为铝，第一加强部件为不锈钢，第二加强部件为碳素钢的情况进行了说明，不过当然并不限定所述各部件的材料。而且，在上述的实施方式中，举例示出了空冷方式的感应电动机，不过也可以是液冷方式。其他效果和变形例能够由本领域技术人员容易地导出。由此，本发明的更为广泛的形态并不受如下所述地表现和记述的特定的详细内容以及代表性的实施方式限定。因此，能够不脱离由所附的权利要求及其等价物所定义的总括性的发明的概念性精神或范围地进行各种各样的变更。
权利要求
1.一种感应电动机，其特征在于， 所述感应电动机具备 短路环，所述短路环用于使绕筒状转子铁心的旋转轴配置成环状的多个导体分别在所述转子铁心的端面短路； 第一加强部件，所述第一加强部件嵌合于所述短路环；以及 第二加强部件，所述第二加强部件嵌合于所述第一加强部件并且固定于所述旋转轴。
2.根据权利要求1所述的感应电动机，其特征在于， 所述第一加强部件嵌合于所述短路环的外周侧，且嵌合于在所述第二加强部件设置的环状凸部的内周侧。
3.根据权利要求1或2所述的感应电动机，其特征在于， 所述第一加强部件由非磁性材料构成，且形成为能够得到预定弹性的形状。
4.根据权利要求1 3中的任意一项所述的感应电动机，其特征在于， 所述第二加强部件直接固定于所述旋转轴的外周面，或者隔着与所述旋转轴外接设置的套筒间接地固定于所述旋转轴。
5.根据权利要求4所述的感应电动机，其特征在于， 所述第二加强部件具有与所述旋转轴和所述套筒大致相同的线膨胀系数。
6.根据权利要求1 5中的任意一项所述的感应电动机,其特征在于， 所述第一加强部件具有所述短路环的线膨胀系数以下的线膨胀系数，所述第二加强部件具有所述第一加强部件的线膨胀系数以下的线膨胀系数。
7.根据权利要求1 6中的任意一项所述的感应电动机,其特征在于， 所述第二加强部件具有装配部，所述装配部用于装配使转子取得平衡的平衡件。
8.—种感应电动机的转子，其特征在于， 所述感应电动机的转子具备 短路环，所述短路环用于使绕筒状转子铁心的旋转轴配置成环状的多个导体分别在所述转子铁心的端面短路； 第一加强部件，所述第一加强部件嵌合于所述短路环；以及 第二加强部件，所述第二加强部件嵌合于所述第一加强部件并且固定于所述旋转轴。
全文摘要
本发明提供一种感应电动机以及感应电动机的转子，即使在高温环境下也无障碍地运转。为了解决上述课题，以具备短路环、第一加强部件和第二加强部件的方式构成感应电动机和感应电动机的转子。短路环使多个导体在各个筒状的转子铁心的端面短路，所述多个导体绕上述转子铁心的旋转轴配置成环状。第一加强部件相对于上述短路环嵌合。第二加强部件相对于上述第一加强部件嵌合，并且相对于上述旋转轴固定。
文档编号H02K17/16GK103066784SQ20121036707
公开日2013年4月24日 申请日期2012年9月28日 优先权日2011年10月18日
发明者下野博史 申请人:株式会社安川电机