专利名称：同步感应电动机的转子和制造方法、压缩机、金属模的制作方法
技术领域：
本发明涉及用感应扭矩起动、用磁阻扭矩同步运转的同步感应电动机的转子、其制造方法、同步感应电动机转子用金属模及用该同步感应电动机的压缩机。
背景技术：
图25是例如特开昭57-180359号公报记载的以往的作为同步感应电动机的例如永久磁铁同步马达的转子的横断面图。图中，21是转子铁芯，22是永久磁铁，24是通过压铸填充有铝的槽，与端环(图中未示)一起形成鼠笼型二次导体。另外，23是由非金属材料制成的转子盖。
该同步感应电动机，通过在槽24中填充铝构成鼠笼型二次导体，起动时通过配置在槽24周围的定子线圈起动，因此，不需要专门的起动装置。另外，起动后可通过永久磁铁22形成有助于扭矩发生的磁场，不必象感应电动机那样为了励磁而供给电流，构成效率高的电动机。
此外，在转子铁芯21的外周面配置有4个永久磁铁22，进一步，永久磁铁22的外周面用非金属材料的转子盖23覆盖，由此，可防止转子旋转时永久磁铁22在离心力作用下朝外侧飞出。另外，由于转子盖23的材质是非金属材料，所以，在转子盖23的表面不会产生涡电流，能得到没有涡电流损失的永久磁铁同步马达。
作为以往的同步感应电动机的永久磁铁同步马达，由于采用了以上的构成，存在下述问题。
由于永久磁铁22配置在转子铁芯21的外周面，所以，在转子高速运转的情况下，因为永久磁铁22圆周部分的加工误差，而产生马达的振动或噪音，同时也带来了对离心力的强度变弱、耐久寿命缩短等问题。此外，为了减少加工误差，需要提高永久磁铁22的加工精度，这抬高了加工成本。而且由于永久磁铁22配置在转子铁芯21的全部外周面，靠离心力使永久磁铁22动作，所以，需要沿着转子铁芯21的外周全周设置转子盖23，昂贵的转子盖23成为必须的部件。为了降低成本而使转子盖23的厚度变薄时，又会带来对离心力的强度降低的问题。再者，也需要使永久磁铁22磁化的工序，出现了加工成本高的问题。还有废弃这种马达时，由于使用了永久磁铁22，所以，也带来再循环性劣化等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种不使用永久磁铁、可消除再循环性的问题、廉价、高效率且可靠性高的同步感应电动机。
本发明的再一目的是提供一种可得到可靠性高的同步感应电动机的同步感应电动机的转子的制造方法及同步感应电动机的转子用金属模。
本发明的同步感应电动机的转子，包括设置在转子上、用于在磁通易于流动的方向的d轴和磁通不容易流动的方向的q轴上形成磁极凸起的至少一对切缝；配置于上述切缝的外周侧、将上述切缝的d轴方向的至少一端连接在一起、产生感应扭矩的多个槽；填充到上述切缝及槽中的至少上述槽内的导电性材料；及由非磁性体构成、配置在上述转子的至少q轴方向的外周部、从上述外周部对上述转子加强的加强部件。
本发明的同步感应电动机的转子的上述加强部件是非磁性体，并且是非导电性材料。
本发明的同步感应电动机的转子的上述加强部件设有多个孔。
本发明的同步感应电动机的转子的设置在上述加强部件上的多个孔是与上述转子外周部的槽的位置大致一致地配设的。
本发明的同步感应电动机的转子包括设置在上述转子的旋转中心的输出轴，上述加强部件固定在上述输出轴上。
本发明的同步感应电动机的转子，上述转子的q轴方向的外周面设有平面部，上述加强部件配置在该平面部上。
本发明的同步感应电动机的转子，上述加强部件通过在上述转子铁芯的层叠方向或上述转子铁芯的周向分割成多个而构成。
本发明的同步感应电动机的转子，包括设置在转子上、用于在磁通易于流动的方向的d轴和磁通不容易流动的方向的q轴上形成磁极凸起的至少一对切缝；配置于上述切缝的外周侧、将上述切缝的d轴方向的至少一端连接在一起、产生感应扭矩的多个槽；填充到上述切缝及上述槽中的导电性材料；设置在上述转子的旋转中心的输出轴；及由非磁性体构成、固定在上述输出轴上、同时插入在上述转子的上述切缝或配置于上述转子的至少q轴方向的槽中、相对作用在上述q轴方向的力加强上述转子的加强部件。
本发明的同步感应电动机的转子的上述加强部件的插入上述切缝或上述槽中的部分，通过填充到上述切缝的至少一部分及上述槽中的导电性材料固定到上述切缝或上述槽中。
本发明的同步感应电动机的转子，包括设置在转子上、用于在磁通易于流动的方向的d轴和磁通不容易流动的方向的q轴上形成磁极凸起的至少一对切缝；配置于上述切缝的外周侧、将上述切缝的d轴方向的至少一端连接在一起、产生感应扭矩的多个槽；及在上述转子的另一方端部一侧推压上述转子的一方端部的至少上述q轴附近的状态下，填充到上述切缝及上述槽中的至少上述槽内的导电性材料。
本发明的压缩机，包括上述同步感应电动机的转子。
本发明的同步感应电动机的转子制造方法，包括在转子铁芯上冲压出用于在磁通易于流动的方向的d轴和磁通不容易流动的方向的q轴上形成磁极凸起的至少一对切缝、以及配置于上述切缝的外周侧、将上述切缝的d轴方向的至少一端连接在一起、产生感应扭矩的多个槽的步骤；将在上述步骤中冲压好的转子铁芯层叠的步骤；在上述转子的另一方端部一侧推压上述转子的一方端部的至少上述q轴附近的状态下，将导电性材料填充到上述槽与上述切缝中的至少上述槽内的步骤。
本发明的同步感应电动机转子用金属模，包括挤压转子铁芯外周侧的第一金属模；挤压上述转子铁芯的两个端部、使导电性材料可从一端部至少通过槽向另一端部填充的一对第二金属模，上述第二金属模挤压上述转子铁芯端部面的外周，同时，在上述转子铁芯端部面的中央部，在磁通不容易流动的方向的q轴方向延伸地挤压。
如上文所述，根据本发明的最佳实施形式，由于包括设置在转子上、用于在磁通易于流动的方向的d轴和磁通不容易流动的方向的q轴上形成磁极凸起的至少一对切缝；配置于上述切缝的外周侧、将上述切缝的d轴方向的至少一端连接在一起、产生感应扭矩的多个槽；填充到上述切缝及槽中的至少上述槽内的导电性材料；及由非磁性体构成、配置在上述转子的至少q轴方向的外周部、从上述外周部对上述转子加强的加强部件，因此，能得到对离心力的强度高、再循环性好的同步感应电动机的转子。
根据本发明的最佳实施形式，由于上述加强部件是非磁性体，并且作为非导电性材料，因此能得到对离心力的强度高、不会产生涡电流损失、能抑制转子发热的、可靠性高的同步感应电动机的转子。
根据本发明的最佳实施形式，由于上述加强部件设有多个孔，因此能得到对离心力的强度高、降低涡电流损失、能防止效率的降低的同步感应电动机的转子。
根据本发明的最佳实施形式，由于设置在上述加强部件上的多个孔是与上述转子外周部的槽的位置大致一致地配设的，因此，能得到对离心力的强度高、可增大二次电流、能提高起动性及同步输入性能的同步感应电动机的转子。
根据本发明的最佳实施形式，由于包括设置在上述转子的旋转中心的输出轴，上述加强部件固定在上述输出轴上，因此，能得到对离心力的强度高、进一步降低成本的同步感应电动机的转子。
根据本发明的最佳实施形式，由于在上述转子的q轴方向的外周面设有平面部，上述加强部件配置在该平面部上，因此，能得到对离心力的强度更高的同步感应电动机的转子。
根据本发明的最佳实施形式，由于上述加强部件通过在上述转子铁芯的层叠方向或上述转子铁芯的周向分割成多个而构成，因而，能得到对离心力的强度高、生产性好的同步感应电动机的转子。
根据本发明的最佳实施形式，由于包括设置在转子上、用于在磁通易于流动的方向的d轴和磁通不容易流动的方向的q轴上形成磁极凸起的至少一对切缝；配置于上述切缝的外周侧、将上述切缝的d轴方向的至少一端连接在一起、产生感应扭矩的多个槽；填充到上述切缝的至少一部分及上述槽中的导电性材料；设置在上述转子的旋转中心的输出轴；及由非磁性体构成、固定在上述输出轴上、同时插入在上述转子的上述切缝或配置于上述转子的至少q轴方向的槽中、相对作用在上述q轴方向的力加强上述转子的加强部件，因此，能得到对离心力的强度高、成本低、可靠性高的同步感应电动机的转子。
根据本发明的最佳实施形式，由于上述加强部件的插入上述切缝及上述槽中的部分，通过填充到上述切缝的至少一部分及上述槽中的导电性材料固定到上述切缝或上述槽中，因此，能得到对离心力的强度高、可靠性高的同步感应电动机的转子。
根据本发明的最佳实施形式，由于包括设置在转子上、用于在磁通易于流动的方向的d轴和磁通不容易流动的方向的q轴上形成磁极凸起的至少一对切缝；配置于上述切缝的外周侧、将上述切缝的d轴方向的至少一端连接在一起、产生感应扭矩的多个槽；及在上述转子的另一方端部一侧推压上述转子的一方端部的至少上述q轴附近的状态下，填充到上述切缝及上述槽中的至少上述槽内的导电性材料，因此，可防止填充导电性材料时切缝的变形，避免同步时特性的劣化，能得到低振动、低噪音、可靠性高的同步感应电动机的转子。
根据本发明的最佳实施形式，由于还包括上述同步感应电动机的转子，因此，搭载有对离心力的强度高、可靠性高的同步感应电动机的转子，可得到效率高的压缩机。
根据本发明的最佳实施形式，由于包括在转子铁芯上冲压出用于在磁通易于流动的方向的d轴和磁通不容易流动的方向的q轴上形成磁极凸起的至少一对切缝、以及配置于上述切缝的外周侧、将上述切缝的d轴方向的至少一端连接在一起、产生感应扭矩的多个槽的步骤；将在上述步骤中冲压好的转子铁芯层叠的步骤；在上述转子的另一方端部一侧推压上述转子的一方端部的至少上述q轴附近的状态下，将导电性材料填充到上述切缝与上述槽中的至少上述槽内的步骤，因此，能得到不用对以往的制造工序有太大的改变，在不使切缝产生变形的前提下填充导电性材料，可防止同步时特性的劣化，低振动及低噪音，可靠性高的同步感应电动机的转子的制造方法。
根据本发明的最佳实施形式，由于包括挤压转子外周侧的第一金属模；挤压上述转子的两个端部、使导电性材料可从一端部通过至少槽向另一端部填充的一对第二金属模，上述第二金属模挤压上述转子端部面的外周，同时，在上述转子端部面的中央部，在磁通不容易流动的方向的q轴方向延伸地挤压，由此，可得到在切缝不会变形的前提下填充导电性材料，防止同步时特性的劣化，低振动及低噪音，可靠性高的同步感应电动机转子用金属模。
图1是表示本发明实施形式1的同步感应电动机转子的拆除端环后的轴向端面的俯视图。
图2是表示实施形式1的同步感应电动机转子的透视图。
图3是表示本发明实施形式2的同步感应电动机转子的侧视图。
图4是表示实施形式2的同步感应电动机转子的侧视图。
图5是表示本发明实施形式3的同步感应电动机转子的拆除端环后的轴向端面的俯视图。
图6是表示实施形式3的同步感应电动机转子的侧视图。
图7是表示实施形式3的同步感应电动机转子的透视图。
图8是表示本发明实施形式3的同步感应电动机转子的拆除端环后的轴向端面的俯视图。
图9是表示实施形式3的同步感应电动机转子的侧视图。
图10是表示本发明实施形式3的同步感应电动机转子的拆除端环后的轴向端面的俯视图。
图11是表示实施形式3的同步感应电动机转子的断面图。
图12是表示实施形式3的同步感应电动机转子盖的透视图。
图13是表示实施形式3的同步感应电动机转子制造方法的流程图。
图14是表示本发明实施形式3的同步感应电动机转子的拆除端环后的轴向端面的俯视图。
图15是表示实施形式3的同步感应电动机转子的侧视图。
图16是表示本发明实施形式4的同步感应电动机转子的拆除端环后的轴向端面的俯视图。
图17是表示实施形式4的同步感应电动机转子的侧视图。
图18是表示实施形式4的同步感应电动机转子盖的透视图。
图19是表示本发明实施形式5的同步感应电动机转子的拆除端环后的轴向端面的俯视图。
图20是表示实施形式5的压铸金属模及端环模的断面图。
图21是表示实施形式5的同步感应电动机转子切缝的局部放大图。
图22是表示实施形式5的同步感应电动机转子切缝的局部放大图。
图23是表示本发明实施形式5的同步感应电动机转子的拆除端环后的轴向端面的俯视图。
图24是表示实施形式5的压铸金属模及端环模的断面图。
图25是以往永久磁铁同步马达转子的横断面图。
发明的实施形式实施形式1以下，用图1说明实施形式1。图1是表示本发明实施形式1的同步感应电动机转子的拆除端环后的轴向端面的俯视图。图中，为了便于区分，用斜线表示切缝2与槽3。另外，图2是表示实施形式1的同步感应电动机转子的透视图。
图中，1是作为磁性体的由电磁钢板构成的转子铁芯，通过将例如1mm以下厚度的电磁钢板数枚层叠在一起构成转子。2、2a、2b、2c、20a、20b、20c是内部填充有非磁性体的导电性材料的铝的切缝。3、3a、3b、3c、30a、30b、30c是与切缝2同样地内部填充有铝的槽。4是通过压入或热压配合等固定到转子上的输出轴，例如轴。5是开口部，是贯穿转子铁芯1的层叠方向设置的孔，在该同步感应电动机用于构成冷冻循环的压缩机的情况下作为制冷剂等的通路。6是加强部件，例如转子盖。7是端环。
如图1所示，多个槽3a、3b、3c、30a、30b、30c等相对于转子铁芯1的中心呈放射状且大致均等地配置着，产生感应扭矩。在这里，为了得到磁通易于流动的方向的d轴和磁通不容易流动的方向的q轴，在呈放射状配置的槽3之间，相对于d轴大致平行地配置切缝2a、20a，将其连续连接成例如直线状。进一步，设置切缝2，使d轴和q轴大致通过转子的中心并垂直，构成形成有两极的磁极凸起的结构。即是说，在切缝2长度方向(d轴方向)的两端部，将槽3连续连接。
另外，切缝2a、2b、2c与切缝20a、20b、20c隔着通过转子铁芯1的大致中心的d轴以基本相等的距离配置成例如直线状，并设置成大致平行的成对结构。在这里，例如切缝2由隔着d轴的切缝2a、20a、切缝2b、20b、切缝2c、20c的例如3对构成。
根据上述构成，转子设有通过转子铁芯1宽度较宽的部分且磁通易于流动的方向的d轴；及与平行配置的非磁性体的切缝2相交的方向上磁通不容易流动的方向的q轴。在转子的周围设有给定空隙，配设有定子(图中未示)，定子产生的磁通因转子的位置不同而具有两极磁极凸起。
如图2所示，在转子铁芯1的层叠方向上、即轴向两端部，通过铝压铸设置有导电性材料的铝端环7。通过在设置于转子上的多个切缝2及多个槽3中填充的铝和端环7形成鼠笼型二次导体。图2省略了轴。
在将50Hz和60Hz的商用电源连接到定子线圈且让同步感应电动机运转的场合，二次电流在鼠笼型二次导体中流动，产生感应扭矩，起动同步感应电动机。因此，不需要设置特殊的起动装置就能起动同步感应电动机，可得到低价位的同步感应电动机。另外，设有磁极凸起可实现同步运转，所以，可得到降低二次铜损的高效率的电动机。
作为加强部件的转子盖6由非磁性材料构成，配置在转子的至少q轴方向的外周部，从外周部加强转子，这里，由例如SUS等的非磁性体材料构成，配置在转子铁芯1的外周例如全周上。转子盖6以大于转子轴向长度的方式形成，其相差的部分在转子的两端部面上弯曲，并通过压接固定。
槽3配置在远离转子铁芯1中心的外周部附近，转子铁芯1在其外侧连接。起动时电流经过槽3的导电性材料流动并产生感应扭矩之际，为了稳定地起动需要缩小周围的与定子的空隙。因此，在槽3外侧构成的转子铁芯1，在外周部附近以例如1mm以下的薄壁部分连接。
在这种状态下，当转子高速旋转时，通过作用在转子上的离心力，使转子向外侧膨胀，在薄壁部分产生应力集中。因此，会导致对离心力的强度变弱、耐久寿命缩短，致使转子铁芯1遭到破坏。在这里，通过在转子的周围设置转子盖6作为加强部件，可提高转子铁芯1对离心力的强度，得到耐久性及可靠性高的同步感应电动机的转子。
在这里，如果转子盖6用金属等导电性材料制成，因在转子盖6的外周表面有涡电流流动而产生涡电流损失，使转子发热。因此，用例如塑料等非导电性材料构成转子盖6，就不会发生涡电流损失，能得到抑制转子发热的可靠性高的同步感应电动机。
在将这种同步感应电动机装配到压缩机上的情况下，与感应电动机相比，同步感应电动机消除了转差，效率高，因而能得到高效率、可靠性高的压缩机。进一步，采用这种构成，由于不使用永久磁铁，所以，在废弃电动机时，再循环性良好。
实施形式2根据图说明本发明的实施形式2。图3是表示本发明实施形式2的同步感应电动机转子的侧视图。该实施形式在作为加强部件的转子盖6上设有多个孔8。与实施形式1相同的或相当的部分标有相同的符号，其说明省略。另外，同步感应电动机的转子的主要构成、动作、作用、效果与实施形式1相同。
当转子盖6用金属等导电性材料时并在转子旋转之际，如图3的箭头所示，在转子盖6的表面有涡电流流动，因此，产生涡电流损失。而在本实施形式中，通过设置多个孔8，可以延长涡电流流动的路径长度，实际上是增大了电阻，从而缩小涡电流损失。因此，可防止涡电流损失引起的同步感应电动机的效率降低。
此外，该孔在图3中为圆形，但并不限于此，也可以是椭圆形或四边形等任何形状。但是，采用使涡电流流动的路径长度变长的形状时，能更进一步有效地缩小涡电流损失。
此外，图4是该实施形式的同步感应电动机另一转子的侧视图。沿转子层叠方向设有细长形孔8，其位置与实施形式1所示的转子外周的槽3的位置以及加强部件的转子盖6的位置大致一致。
如上文所述，如果转子盖6用金属等导电性材料，则会在表面产生如图4箭头所示的涡电流，但是，同步感应电动机起动时，填充到切缝2及槽3中的铝及端环7构成的鼠笼型二次导体中有电流流过，由此产生感应扭矩，使电动机起动。如果增大该二次电流，即使在产生负载的状态下，也能稳定地起动，使牵入同步性能得到进一步改善。该实施形式的同步感应电动机的转子，通过设置孔8，使经过转子盖6的表面流动的涡电流与经过二次导体流动的电流的方向大致一致，因此，实际上增大了二次电流，提高了电动机的起动性，因此，即使在起动时的负载大的情况下，也能稳定地起动。进而提高了牵入同步性能。结果，能得到可靠性高的同步感应电动机。
在这里，虽然在与转子铁芯层叠方向一致的方向上设置有孔8，但是，即使在倾斜方向上设置孔8，也能在某种程度上增大二次电流，得到可提高起动性的效果。另外，孔8虽然采用了四边形，但是，椭圆形状等任何形状都是可行的。
实施形式3
用图说明本发明的实施形式3。图5是表示该实施形式的同步感应电动机转子的拆除端环后的轴向端面的俯视图，图6是侧视图，图7是同时表示端环7的透视图。为了便于区分，图5中用斜线表示切缝2及槽3。并且，在图中，9是加强部件，配置在转子的至少q轴方向的外周部上，相对作用在q轴方向上的力，从外周部加强转子。这里，加强部件9是例如转子盖，由例如1mm以下的SUS等非磁性体形成。与实施形式1相同的或相当的部分标有相同的符号，其说明省略。另外，同步感应电动机的转子的主要构成、动作、作用、效果与实施形式1相同。
转子盖9由两个盖9a、9a构成，在转子铁芯1的层叠方向上分割成两个。转子盖9a、9a通过在转子外周面的层叠方向的大致中央对接而构成。另外，转子盖9具有配置在转子端部的部分和配置在转子q轴方向的外周部的部分，配置在转子q轴方向的外周部的部分沿转子外周做成圆弧形。配置在转子端部的部分设有用于插入输出轴的轴4的孔。如图5所示，在转子两端部的面上，配置从轴4向q轴方向延伸的转子盖9。开口部5作为该同步感应电动机用到构成冷冻循环的压缩机等上的情况下的使制冷剂等流动的通路，转子盖9的形状为不覆盖该开口部5、避开该开口部5的形状。
由于切缝2做成细长形状，在高速旋转的情况下，离心力的作用将转子铁芯1向q轴方向牵引。因此，在转子的至少机械强度弱的部分的q轴方向的外周部配置作为加强部件的转子盖9，可防止离心力将转子向q轴方向的牵引。
特别是，由于转子盖9固定到转子端部的作为旋转中心的轴4上，所以，成为相对径向力牢固的结构，相对朝q轴方向的牵引力，以强力保持转子。
如实施形式1、2所述，在转子盖9用导电性材料的情况下，则会在配置于转子外周部的转子盖9上产生涡电流损失，但是，与实施形式1、2相比较，外周部的转子盖9的面积比较小，所以，实质上增大了电阻。从而可减少涡电流损失，得到效率高的同步感应电动机。另外，由于转子盖9比较小，所以可降低转子盖9的成本，得到低成本的同步感应电动机。
下面，说明该实施形式的同步感应电动机转子的制造方法。为了保持配置在转子铁芯1外周部的一部分上的转子盖9，在配置于转子盖9端部的部分开设有用于插入轴4的孔。转子铁芯1以给定枚数层叠后，在可插入轴4的状态下，从上下覆盖转子盖9a、9b。之后，用压铸法等在切缝2及槽3中填充例如铝，与端环6一起生成二次导体。
如果这样制造转子，转子盖9与铝的二次导体的密封性良好，能牢固地固定转子盖9，进一步提高转子对离心力的强度。
另外，由于加强部件通过在转子铁芯1的层叠方向上分割成多个例如2个构成，所以，制造转子时容易装配。因而能得到生产性高的同步感应电动机。
此外，转子盖9的厚度全部相同也是可行的，也可以使配置在转子层叠方向端部的部分比配置在转子外周部的部分厚一些。如果配置在外周部的部分更厚，就会增大与配置在转子周围的定子之间的空隙，降低同步感应电动机的效率。因而，将外周面的转子盖9的厚度削薄，可防止效率的降低。
另外，图8是表示同步感应电动机转子另一构成的拆除端环后的转子轴向端面的俯视图，图9是表示从图8所示的A-A方向观察到的转子的断面构成图。为了便于区分，在图8中用斜线表示切缝2及槽3。
在图中，11是由非磁性体构成的加强部件，固定在作为输出轴的轴4上，同时，插入切缝2或配置在转子的至少q轴方向上的槽3中，相对q轴方向的力加强转子。在这种结构中，加强部件11是插入槽3内部的由例如SUS或塑料等非磁性体构成的转子盖。10、10a、10b是填充到切缝2或槽3内部的例如铝等导电性材料的填充物质。转子盖10a、10b与图6所示的结构相同，是沿转子层叠方向分割成2个易于安装到转子上的结构。并且在槽3的内部，在层叠方向的中央相对对接在一起。另外，让转子盖11插入的槽3配置在q轴方向上。
转子盖11固定在作为旋转中心的轴4上，同时，是将转子盖11插入到槽3内部的结构，通过填充到槽3中的导电性材料固定到槽3内部。因而，提高了转子盖11与二次导体的密封性。增强了转子对离心力的强度。特别是由于转子盖11是插入到配置于q轴方向的槽3内的结构，所以可增强对q轴方向的离心力的强度。与图6所示结构相比，由于缩小了配置在转子端面的部分及配置在侧面的部分两方面的面积，因此，可使转子盖11为小型结构，降低了转子盖11的费用，能获得低成本的同步感应电动机。再者，由于不需要在转子外周面配置转子盖11，因此，不会在转子盖表面产生涡电流损失，可获得效率高的同步感应电动机。
这样构成的转子的制造方法是，将转子铁芯1以给定枚数层叠后，以可插入轴4的方式将转子盖11a及11b从转子轴向的上下插入槽3中。然后，用压铸法等铸入例如铝等填充物质10时，生成二次导体，构成转子。
这样，将转子盖11插入槽3的内部之后，生成二次导体，因而，很容易固定转子盖11，并能提高转子盖11与生成二次导体的密封性，进一步提高转子相对于离心力的强度。
另外，图10是表示同步感应电动机转子的另一构成的拆除端环后的转子轴向端面的俯视图，图11是从图10所示B-B方向观察到的转子的断面构成图，图12转子盖11的透视图。为了便于区分，图10中用斜线表示切缝2及槽3。
转子盖11a、11b与图8、图9所示的结构相同，是沿转子层叠方向分割成2个易于安装到转子上的结构。并且，在这种结构中，转子盖11a、11b插入切缝2中，相对q轴方向的力加强转子。转子盖11a、11b在切缝2的内部，在层叠方向的中央相互对接在一起。
如图12所示，转子盖11a、11b具有配置在转子端部的面的部分甲和插入切缝2内的部分乙，在部分甲上设有可插入轴的孔丙。转子盖11在轴4插入该孔丙中之后，固定到转子上。另外，将部分乙插入切缝2内，并用填充到切缝2内的导电性材料固定。
转子盖11是确保转子相对离心力强度的加强部件，最好这样构成转子盖11，即将转子盖11配置在相对离心力强度弱的部分，但是，转子盖11不拘泥于这种转子盖的形式或配置位置。另外，转子旋转时受到最强离心力的部分，根据转子的构成或定子的构成而变化，不固定。因而，最好是，根据转子的构成或定子的构成确定加强部件的位置或形状。一般来说，具有槽3或切缝2的结构的转子因二次导体的填充物质12而使得构成薄层的q轴方向变弱。进一步，在离心力很容易作用到例如在最接近轴4的切缝2上的情况下，通过把转子盖11插入第二个切缝2的内部，可相对q轴方向牵引的力加强转子，特别是加强最接近轴4的切缝2。
另外，这样的结构，由于也缩小了转子盖11，简化成如图12所示的形状，所以，转子盖11价格低，能得到低成本的同步感应电动机。
由于转子盖不配置在转子外周面，所以，不会在转子盖上产生涡电流损失，可得到效率高的同步感应电动机。与图8、图9的构成相比，由于q轴方向的长度长，所以可在薄层形状的最接近轴4的切缝2的d轴方向的大范围内，强化对作用在q轴方向的离心力的结构。
下面，根据流程顺序地说明图10～图12所示构成的转子制造方法的一个例子。图13是表示同步感应电动机转子制造方法的流程图。首先，在ST1中，用冲压模一个一个地冲压出转子铁芯1，在ST2中，将一个一个冲压出的转子铁芯1以给定枚数层叠。接着，在ST3中，在至少q轴方向的外周部配置转子盖11，作为层叠的转子铁芯1的加强部件，并进行调整。这时，将转子铁芯1与转子盖11的孔准确地对准，使轴4能够插入，将临时轴插入。然后，在ST4中，用压铸法将导电性材料例如铝填充到转子中生成二次导体。最后，拔出临时轴，插入轴4，制造出转子。
这样，通过将转子盖11插入切缝2的内部后，生成二次导体，很容易固定转子盖11，同时，提高了转子盖11与二次导体的密封性，增强了转子相对离心力的强度。另外，在这里所示的制造工序，仅增加了ST3工序，不需要对以往的工序有太大的变动，是能提高对离心力的强度、可靠性高的同步感应电动机转子的制造方法。
在这里，进行铝压铸之后，插入轴4，但也可以将制造工序的顺序颠倒。
图14是表示同步感应电动机转子另一构成的拆除端环后的转子轴向端面的俯视图，图15是其侧视图。为了便于区分，在图14中用斜线表示切缝2和槽3。
12a、12b是作为加强部件的转子盖，在该构成中，在转子层叠方向上没有对接部分，是一体结构，在转子铁芯的周向分割成多个、例如2个。在配置于转子盖12a、12b的转子的两端面的部分上分别设有可插入轴的孔，转子盖12a、12b通过该上下孔固定到转子上。换句话说，从层叠的转子铁芯1的外周侧插入转子盖12a及12b，用轴4固定转子盖12a及12b。
该转子盖12a及12b配置在至少q轴方向的外周。并且由于转子盖12a及12b分别在上下设有用于插入轴4的孔，因此，通过插入轴4可牢固地固定该转子盖12a及12b。由于转子铁芯1的层叠方向上没有对接部分，所以，可以进一步增强转子相对离心力的强度，得到可靠性高的同步感应电动机。
在该结构中，进行制造时，也可以在转子铁芯1上调整转子盖12a、12b后生成二次导体，另外，还可以在生成二次导体后调整转子盖12a、12b。
实施形式4下面，参照
本发明的实施形式4。图16是该实施形式4的同步感应电动机转子的拆除端环后的轴向端面的俯视图，图17是其侧视图。为了便于区分，图16中用斜线表示切缝2及槽3。
在该实施形式中，在转子铁芯1的q轴方向的外周面设有平面部，转子盖13配置在该平面部上，转子盖13从外周部的平面部加强转子。图18是表示转子盖13的透视图。与实施形式1相同的或相当的部分标有相同的符号，其说明省略。另外，同步感应电动机的转子的主要构成、动作、作用、效果与实施形式1相同。
转子铁芯1的外周面设置转子盖等加强部件后，有以下问题。即是说，有可能扩大与配置在转子周围的定子之间的空隙，增大同步感应电动机的损失。因此，如果设定给定的空隙，就必须削薄转子盖的厚度，这样会降低相对离心力的强度。如果不能以高精度组装转子盖，在转子旋转时，有可能与定子发生碰撞。
针对上述问题，在该实施形式中，采用了这样的结构，即在转子q轴方向的外周面设有平面部，用该平面部及轴4保持转子盖13。转子盖13配置在转子的q轴方向的外周部，这与实施形式1～实施形式3同样，能增强转子相对离心力的强度，特别是q轴方向的强度。
另外，通过在q轴方向上设置平面部，即使扩大q轴方向的空隙，也不会增大同步感应电动机同步时的损失等，从而不会导致特性劣化。进一步，平面部以外的圆弧状部分可以使转子与定子之间的空隙变窄，因此，能得到效率高的同步感应电动机。
下面，说明该实施形式的转子的制造方法。以给定枚数层叠转子铁芯1之后，一边从d轴方向滑动转子盖13，一边将其插入。然后，把转子铁芯1和转子盖13的轴4用孔的位置对准，配置成可插入轴4的形式。接着，通过压铸法生成二次导体后，插入轴4，固定转子铁芯1和转子盖13，制造出转子。
于是，由于转子及转子盖13的外周面是平面部，所以，可以从层叠的转子铁芯1的横向滑动并装配转子盖13，可以将转子盖13做成一体结构。由于转子盖13是一体结构，没有对接部分，所以，能增强转子盖13相对离心力的强度，得到可靠性高的同步感应电动机。
另外，可用压铸法并用例如铝形成二次导体后，插入转子盖13。根据这种方法，可简单地调整转子盖13，从而得到生产性高的同步感应电动机。
此外，转子盖13也不需要将其侧面乙做成圆弧状，是容易制造的形状。
对于实施形式3的图5及图14所示的在转子铁芯层叠方向上分割的转子盖以及在转子上下面上分割的转子盖来说，也可以采用将这两个实施形式的转子及转子盖13的外周面的至少q轴方向做成平面的结构。在这种情况下，由于不用扩大转子与定子的空隙，就可以设置转子盖，所以，效果更佳。与将转子盖做成圆弧状的情况相比，更容易成形。
在实施形式1～实施形式4中，虽然描述了在切缝2与槽3的任何一方中都填充导电性材料而构成同步感应电动机的情况，但是，对于在槽3中填充导电性材料、在切缝2中不填充导电性材料的结构或者在切缝2的一部分中填充导电性材料的结构的同步感应电动机来说，同样也适用于实施形式1～实施形式4。
在切缝2中不填充导电性材料的情况下，可以在该部分设置开口部，与切缝2全部填充导电性材料的情况相比，可以减轻转子本身的重量。通过减轻转子本身的重量，可缩小作为电动机动作时的离心力。除此之外，通过加强部件可相对作用在q轴方向上的离心力加强转子，从而，能得到耐久性及可靠性高的同步感应电动机。
另外，可将切缝2的开口部作为例如为了装载在压缩机上而设置在d轴方向上的开口部5加以使用。由于是不设置开口部5的结构，磁通更容易在d轴方向上通过，由磁通不易通过的q轴能够可靠地形成磁极突起，能得到效率高的同步感应电动机。
实施形式5下面，根据
本发明的实施形式5。图19是该实施形式的同步感应电动机转子的拆除端环后的轴向端面的俯视图，图20是表示实施形式5的压铸金属模及端环模的断面图，图20(a)是用于生成二次导体的金属模的断面图，图20(b)是端环模的断面图，图21及图22是表示转子切缝2附近的局部放大图。为了便于区分，在图19、图21、图22中用斜线表示切缝2及槽3。与实施形式1相同的或相当的部分标有相同的符号，其说明省略。另外，同步感应电动机的转子的主要构成、动作、作用、效果与实施形式1相同。
在图中，14a、14b表示用压铸法在切缝2及槽3中填充导电性材料铝时，通过端环模挤压转子铁芯1轴向两端部的部分。另外，15是在转子两端形成端环用的金属模(第二金属模)的端环模，通过15a、15b挤压转子铁芯1层叠方向的端部面，进行压铸。用端环模15a挤压转子端部面中央的挤压部分14a，用端环模15b挤压转子端部面外周的挤压部分14b。16是固定转子铁芯1的外周面的外周模(第二金属模)，防止填充铝时转子铁芯1在外周侧膨胀。17是填充孔，填充导电性材料时，铝从该填充孔17流入。
在图20(a)的金属模中，转子铁芯左侧外周部有空间(空隙)，该空间是端环模挤压转子铁芯1所需要的部分，即使从左侧端环模15的左侧施加压力，左侧端环模15与外周模16也不会在端部接触，所以，可将金属模15可靠地推压到转子铁芯1上。另外，通过设置适当的空间，即使在转子铁芯1的层叠数少的情况下，由于允许有该空间部分存在，所以，可用同一金属模，能得到低成本的金属模。
在这里，端环模15的材质只要是能在压铸时对作用在转子铁芯1层叠方向的压力有强度的材料都可以，没有特别的限定。同样地，外周模16的材质只要是能在压铸时对作用在转子铁芯1周向外侧的压力有强度的材料都可以，没有特别的限定。
作为转子铁芯1的材料的电磁钢板，将切缝2之间用非常细长的部分连接起来。用压铸法等在切缝2填充例如铝作为二次导体时，如果在低压条件下进行压铸，就不能均匀地填充铝，在二次导体的内部会形成气孔。由于该气孔引起同步感应电动机的起动性劣化，结果，会进一步增大感应扭矩的振动及噪音。
另一方面，如果用高压条件进行压铸，如图22所示，在切缝2之间的细长部分会产生应力集中，引起该部分变形，导致同步感应电动机同步时的特性劣化。另外，由于没有均匀的铝，所以，从电动机起动时到牵入同步的感应扭矩会产生变动，进而使振动与噪音增大。
在该实施形式中，压铸时，用端环模15从转子铁芯1的两端面挤压切缝2之间。用端环模15a从上下挤压中央部附近的q轴附近、特别是构成细长层状的切缝2，用用端环模15b从上下挤压转子铁芯1的圆周部、特别是槽3外周部的薄壁部，使其不变形。然后，在高压条件下进行压铸。于是，由于充分挤压切缝2和槽3附近的厚度薄的部分，并在高压条件下进行压铸，因此，如图21所示，能在电磁钢板不产生变形的情况下，均匀将作为填充材料的铝填充到切缝2内。结果，可得到能防止同步运转时效率的降低的同步感应电动机。实现从起动到牵入同步的低振动化及低噪音化。
图23是同步感应电动机转子的另一构成的拆除端环后的转子轴向端面的俯视图，图24是端环模的断面图。为了便于区分，在图23中用斜线表示切缝2及槽3。
该构成是在转子铁芯1上设有开口部5的结构，该同步感应电动机搭载到例如压缩机上时，为了不使压缩机的性能降低，需要考虑设置作为制冷剂等通路的开口部5。在这种构成的情况下，通过将压铸时的转子铁芯1两端部的端环模15a做成十字状，能防止将铝填充到开口部5中，就可以设置制冷剂等的通路，确保压缩机的性能。
中央部的端环模15a的形状可以是任意形状，但是，如果为沿着q轴方向延伸的形状，能在细长层状的切缝2内均匀地填充填充材料。
下面说明实施形式的制造方法。
与图13所示的工序同样，首先，在ST1中，在转子铁芯1上，用冲压模一个一个地冲压出用于在磁通易于流动的方向的d轴和磁通不容易流动的方向的q轴上形成磁极凸起的至少一对切缝2；以及配置于切缝2的外周侧、将切缝2的d轴方向的至少一端连接在一起、产生感应扭矩的多个槽3。接着，在ST2中，将一个一个冲压出的转子铁芯1以给定枚数层叠。在这里，将临时轴插入转子铁芯1的中心部。
在该实施形式中，由于没有设置加强部件，所以，没有ST3所示的工序，进行ST4。用外周模16挤压层叠的转子铁芯1的外周侧，用一对端环模15挤压两个端部。这时，借助中央部的端环模15a，在转子铁芯1一个端部的至少q轴附近，从另一端部一侧挤压挤压部分14a。与此同时，借助于转子铁芯1的端环模15b，从另一端部一侧挤压转子铁芯1端面周部的挤压部分14b。由此，转子铁芯1只有用于填充导电性材料的部分为空间，由金属模15、16封闭。在这种状态下，使导电性材料例如铝从设置在一个端环模15上的填充孔17流入切缝2及槽3中。从而生成二次导体。最后，拔出临时轴，在ST5中，插入轴4，制造出转子。
在用端环模15a、15b挤压转子铁芯1的两端部、有压力作用的状态下进行压铸时，在端环模15a、15b没有覆盖的部分形成端环7。在端环7的中央部形成端环模15a的空间，但是，该空间对作为鼠笼型二次导体的动作没有任何影响。在搭载在压缩机上、需要有开口部5的转子的情况下，如图24所示，通过采用覆盖开口部5的端环模15a，从而使利用压铸法设置开口部成为可能。
在该制造工序中，不需要对以往的工序有太大的改变，可得到相对离心力的强度高、可靠性高的同步感应电动机转子的制造方法。
另外，在上述虽然叙述了在切缝2与槽3的任何一方中都填充导电性材料而构成同步感应电动机的情况，但是，对于在槽3中填充导电性材料、在切缝2中不填充导电性材料的结构或者在切缝2的一部分中填充导电性材料的结构的同步感应电动机来说，同样也适用于该实施形式5。在切缝2中不填充导电性材料的结构或在切缝2的一部分填充导电性材料的结构的情况下，事先在切缝2的不填充导电性材料的部分插入别的部件，进行压铸方法后，将插入的别的部件拔出。进行该压铸方法时，用端环15从另一方的端部一侧挤压转子铁芯1端部面的至少q轴附近，由此，能可靠地防止切缝2的变形。进而，能得到可靠性高的同步感应电动机的转子。
实施形式2～实施形式5的各个同步感应电动机中，与实施形式1同样，在将这种同步感应电动机装配到压缩机上的情况下，与感应电动机相比，同步感应电动机消除了转差，效率高，因而能得到高效率的压缩机。进一步，可增强旋转时转子对离心力的强度，得到耐久性及可靠性高的同步感应电动机的转子。另外，由于是不使用永久磁铁的结构，所以，在废弃电动机时，再循环性良好。
在实施形式1～实施形式5中，虽然描述了具有d轴与q轴的二极同步感应电动机，但对于四极以上的电动机来说，也能得到同样的效果。另外，二次导体的材料虽然是例如铝，但其他导电性材料也可以。再者，作为加强部件的转子盖的材料是例如SUS，但其他非磁性体也可以。
权利要求
1.一种同步感应电动机的转子，其特征是，包括设置在转子上、用于在磁通易于流动的方向的d轴和磁通不容易流动的方向的q轴上形成磁极凸起的至少一对切缝；配置于所述切缝的外周侧、将所述切缝的d轴方向的至少一端连接在一起、产生感应扭矩的多个槽；填充到所述切缝及槽中的至少所述槽内的导电性材料；及由非磁性体构成、配置在所述转子的至少q轴方向的外周部、从所述外周部对所述转子加强的加强部件。
2.根据权利要求1记载的同步感应电动机的转子，其特征是，所述加强部件是非磁性体，并且是非导电性材料。
3.根据权利要求1记载的同步感应电动机的转子，其特征是，所述加强部件设有多个孔。
4.根据权利要求3记载的同步感应电动机的转子，其特征是，设置在所述加强部件上的多个孔是与所述转子外周部的槽的位置大致一致地配设的。
5.根据权利要求1记载的同步感应电动机的转子，其特征是，包括设置在所述转子的旋转中心的输出轴，所述加强部件固定在所述输出轴上。
6.根据权利要求5记载的同步感应电动机的转子，其特征是，所述转子的q轴方向的外周面设有平面部，所述加强部件配置在该平面部上。
7.根据权利要求5或6记载的同步感应电动机的转子，其特征是，所述加强部件通过在所述转子铁芯的层叠方向或所述转子铁芯的周向分割成多个而构成。
8.一种同步感应电动机的转子，其特征是，包括设置在转子上、用于在磁通易于流动的方向的d轴和磁通不容易流动的方向的q轴上形成磁极凸起的至少一对切缝；配置于所述切缝的外周侧、将所述切缝的d轴方向的至少一端连接在一起、产生感应扭矩的多个槽；填充到所述切缝的至少一部分及所述槽中的导电性材料；设置在所述转子的旋转中心的输出轴；及由非磁性体构成、固定在所述输出轴上、同时插入在所述转子的所述切缝或配置于所述转子的至少q轴方向的槽中、相对作用在所述q轴方向的力加强所述转子的加强部件。
9.根据权利要求8记载的同步感应电动机的转子，其特征是，所述加强部件的插入所述切缝或所述槽中的部分，通过填充到所述切缝的至少一部分及所述槽中的导电性材料固定到所述切缝或所述槽中。
10.一种同步感应电动机的转子，其特征是，包括设置在转子上、用于在磁通易于流动的方向的d轴和磁通不容易流动的方向的q轴上形成磁极凸起的至少一对切缝；配置于所述切缝的外周侧、将所述切缝的d轴方向的至少一端连接在一起、产生感应扭矩的多个槽；及在所述转子的另一方端部一侧推压所述转子的一方端部的至少所述q轴附近的状态下，填充到所述切缝及所述槽中的至少所述槽内的导电性材料。
11.一种压缩机，其特征是，包括权利要求1记载的同步感应电动机的转子。
12.一种同步感应电动机转子的制造方法，包括在转子铁芯上冲压出用于在磁通易于流动的方向的d轴和磁通不容易流动的方向的q轴上形成磁极凸起的至少一对切缝、以及配置于所述切缝的外周侧、将所述切缝的d轴方向的至少一端连接在一起、产生感应扭矩的多个槽的步骤；将在所述步骤中冲压好的转子铁芯层叠的步骤；在所述转子的另一方端部一侧推压所述转子的一方端部的至少所述q轴附近的状态下，将导电性材料填充到所述切缝与所述槽中的至少所述槽内的步骤。
13.一种同步感应电动机转子用金属模，其特征是，包括挤压转子铁芯外周侧的第一金属模；挤压所述转子铁芯的两个端部、使导电性材料从一端部至少通过槽向另一端部填充的一对第二金属模，所述第二金属模挤压所述转子铁芯端部面的外周，同时，在所述转子铁芯端部面的中央部，在磁通不容易流动的方向的q轴方向延伸地挤压。
全文摘要
本发明的课题是，增强对作用在同步感应电动机转子上的离心力的耐久力，提高可靠性。解决的手段是，包括用于在磁通易于流动的方向的d轴和磁通不容易流动的方向的q轴上形成磁极突起的至少一对切缝(2)；配置于切缝(2)的外周侧、将切缝(2)的d轴方向的至少一端连接在一起、产生感应扭矩的多个槽(3)；填充到切缝(2)及槽(3)中的至少槽(3)内的导电性材料。在转子的至少q轴方向的外周部配设有由非磁性体构成的、作为加强部件(6)导电转子盖，对沿径向外侧作用的离心力进行强化。
文档编号H02K19/02GK1447492SQ0310199
公开日2003年10月8日 申请日期2003年1月30日 优先权日2002年3月27日
发明者吉野勇人, 川口仁, 泷田芳雄 申请人:三菱电机株式会社