同步電動機及其合成纖維制造裝置制造方法

同步電動機及其合成纖維制造裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種同步電動機及其合成纖維制造裝置。所述同步電動機，其具有磁通屏障，緩和由配合和離心力所造成的應力集中。一種同步電動機，其具備：轉子鐵芯，其構成轉子；多個永久磁鐵槽；以及多個筐形導體槽，該同步電動機構成為：永久磁鐵槽具備：永久磁鐵插入部，其供永久磁鐵插入；以及一對磁通屏障，其位于該永久磁鐵插入部的圓周方向兩端，用于劃分磁極，磁通屏障在與旋轉軸線正交的截面上從與永久磁鐵插入部相連續的基端部起向轉子的外徑方向延伸，并且在該磁通屏障的頂端部的一部分設有與最靠近該頂端部的筐形導體槽相對的直線部，從該基端部起向頂端部方向延伸的腿部和設于頂端部的直線部借助連接部相連接，連接部從腿部起向圓周方向的兩側突出。
【專利說明】同步電動機及其合成纖維制造裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種具有磁通屏障的同步電動機。

【背景技術】
[0002]對于安裝于各種裝置的同步電動機，要求其具有與安裝裝置相對應的特性。例如，在合成纖維制造工序所使用的同步電動機中，被要求有高速旋轉、高輸出等較高的規格。根據這些要求，在同步電動機之中，也廣泛地提出有在轉子鐵芯的內部埋入了永久磁鐵的、所謂的永久磁鐵埋入型(IPM型)的同步電動機。
[0003]進而，在這樣的同步電動機中，通常將啟動性能較低這一點作為課題，為了解決這樣的課題，也提出有如先行文獻I所記載的具有筐形導體的感應啟動型同步電動機。該先行文獻I所記載的感應啟動型同步電動機由定子和轉子構成，該轉子在以與徑向正交的方式分別埋入配置有多個矩形狀的永久磁鐵的轉子鐵芯的外周部附近設有馬達啟動用的筐形導體。軸利用熱壓配合、壓入等以具有過盈量的方式被插入到軸孔內，從而組裝于轉子鐵芯。筐形導體由分別插入并配置在形成于轉子鐵芯的多個筐形導體槽內的導體桿和分別連接上述導體桿的兩端的端環構成。
[0004]上述結構的感應啟動型同步電動機能夠在不使用變換器的情況下從恒定電壓的單相或者三相電源(頻率50Hz或60Hz)直接供給電源，在該情況下，在接通電源時，利用筐形導體，轉子作為感應馬達而旋轉，在達到同步速度后，利用永久磁鐵，作為同步馬達而旋轉。另外，即使在使用了變換器的情況下，也能夠不進行電流控制地達到同步速度，進而利用筐形導體進行穩定的同步運轉。
[0005]在如上所述的永久磁鐵埋入型的同步電動機中，為了提高輸出效率，降低永久磁鐵端部附近的漏磁通是有效果的，以其為目的，也存在有在永久磁鐵的端部設置磁通屏障(磁通遮蔽部)的情況。通過形成這樣的磁通屏障，能夠期待在轉子鐵芯的內部遮蔽短路的磁通，降低漏磁通，增加產生轉矩。
[0006]作為磁通屏障的形狀，例如，如在專利文獻2的圖1和圖2中所示的第I凸部(12d — I)那樣的、與永久磁鐵的端部相連接且形成為矩形狀的形狀。
[0007]專利文獻1:日本特開2001 - 69696號公報
[0008]專利文獻2:日本特開平10 - 336927號公報實用新型內容
[0009]實用新型要解決的問題
[0010]然而，如上所述，在將在轉子鐵芯的內部具有筐形導體槽的感應啟動型同步電動機作為前提的情況下，考慮有若在永久磁鐵的端部設置磁通屏障，則伴隨著旋轉，在磁通屏障與筐形導體槽之間產生有由配合和離心力所造成的應力集中，從而導致最大應力升高，無法進行所期望的那樣的高速旋轉。另外，在為了使配合應力下降而增大轉子的壁厚的情況下，為了插入并支承于轉子鐵芯，必須使軸的直徑變細，存在有因降低危險速度而無法高速旋轉的可能性。
[0011]此外，在專利文獻2中，公開有以緩和磁通屏障與筐形導體槽之間的應力集中為目的而將磁通屏障的圓周方向上的寬度、磁通屏障與筐形導體槽之間的距離設定為特定的長度這一點，但是并沒有將磁通屏障本身的形狀適當化，僅以這樣的手法并不能稱作充分實現應力集中的緩和。
[0012]另外，上述問題并不僅限于具備筐形導體的感應啟動型同步電動機，只要是具備形成于轉子鐵芯內的插通孔、形成于外周的凹部等的開口的裝置，也會因與磁通屏障間的位置關系而產生由應力集中所引發的同樣的問題。
[0013]本實用新型就是鑒于上述問題而作成的，其目的在于提供一種能夠通過設置磁通屏障來獲得高輸出的、并且能夠通過將該磁通屏障的形狀適當化來緩和由配合、離心力等所造成的應力集中，從而實現高速化的同步電動機。
[0014]用于解決問題的方案
[0015]本實用新型為了達成該目的，敘述了如下手段。
[0016]S卩，本實用新型的同步電動機具備:轉子鐵芯，其構成轉子，并能夠繞旋轉軸線旋轉；多個永久磁鐵槽，其在該轉子鐵芯的內部沿圓周方向配置；以及多個開口，其在上述轉子鐵芯的外周附近沿旋轉軸線配置，該同步電動機的特征在于，上述永久磁鐵槽具備:永久磁鐵插入部，其供永久磁鐵插入；以及一對磁通屏障，其位于該永久磁鐵插入部的圓周方向兩端，用于劃分磁極，上述磁通屏障在與上述旋轉軸線正交的截面上從與上述永久磁鐵插入部相連續的基端部向轉子的外徑方向延伸，并且在該磁通屏障的頂端部的一部分設有與最靠近該頂端部的上述開口相對的直線部，從該基端部向上述頂端部方向延伸的腿部和設于上述頂端部的直線部借助連接部相連接，該連接部從上述腿部起向圓周方向上的至少單側突出。
[0017]采用這樣的結構，由于磁通屏障設為從與永久磁鐵插入部相連續的基端部向上述轉子的外徑方向延伸，因此能夠防止磁通屏障周邊的磁通的短路，能夠使磁通的流動適當化，因此能夠提聞效率而獲得聞輸出。
[0018]進而，通過將磁通屏障的頂端部形成為直線狀，從而緩和了設于轉子鐵芯的外周附近的、靠近上述開口的磁通屏障的頂端部周圍的應力集中，謀求最大應力的降低，也能夠實現高速化。
[0019]另外，通過使連接部從腿部起向圓周方向上的至少單側突出，從而降低了產生于直線部的端部的應力，能夠提高上述效果。
[0020]進而，為了降低產生于磁通屏障頂端部的直線部的端部和連接部的應力，進一步提高上述效果，謀求高輸出?高速化，期望的是，在與上述旋轉軸線正交的截面上，上述連接部的、至少比向圓周方向上突出的頂點靠徑向外側的部分由光滑的曲線構成。
[0021]另外，為了緩和上述磁通屏障頂端部的與上述開口相對的面上的應力集中，消除應力的不平衡，有效果的是，在與上述旋轉軸線正交的截面上，設于上述磁通屏障的頂端部的直線部相對于下述直線傾斜，該直線與連結最靠近該頂端部的上述開口的中心與上述旋轉軸線的直線正交。在此，在設于轉子鐵芯的外周附近的開口的截面形狀不是圓形的情況下，將該截面形狀的重心位置定義為開口的中心。
[0022]為了不將永久磁鐵設為復雜的形狀并將永久磁鐵插入部設為適當的形狀，并且縮小每個永久磁鐵插入孔來提高轉子鐵芯的強度，優選的是，構成I極的永久磁鐵槽的永久磁鐵插入部在圓周方向上被分成多個永久磁鐵插入孔而形成，在各永久磁鐵插入孔內分別插入有構成上述永久磁鐵的永久磁鐵片，并且以在徑向上形成為同極的朝向的方式配置各永久磁鐵片的磁極。
[0023]在設為在轉子鐵芯內設置供軸插入的軸孔的結構的情況下，為了緩和由與軸間的配合所造成的應力集中，并進一步提高強度,將上述永久磁鐵插入部以相鄰接的永久磁鐵插入孔彼此向外徑方向呈凸字形的方式配置而構成是有效的。
[0024]而且，只要上述永久磁鐵插入孔以在與上述旋轉軸線正交的截面上呈大致矩形的方式而形成，即可使用長方體形狀的永久磁鐵，從而謀求制造成本的降低。
[0025]進而，為了在啟動時構成為作為感應電動機發揮功能的感應啟動型同步電動機，優選的是，構成為具備筐形導體，該筐形導體將上述多個開口分別構成為筐形導體槽，并且包含插入各筐形導體槽內的導體桿和分別連接各導體桿的兩端的端環。
[0026]而且，通過構成為具備上述同步電動機的合成纖維制造裝置，也能夠謀求合成纖維制造工序的效率化。
[0027]實用新型的效果
[0028]由于本實用新型為以上所說明的結構，因此通過設置磁通屏障，能夠提高轉矩而獲得高輸出，并且通過使磁通屏障的形狀適當化，能夠通過緩和由配合、離心力等所造成的應力集中來實現高速化。另外，在設為將軸插入轉子鐵芯的結構的情況下，即使增大軸徑，也能夠承受由配合所造成的應力，因此能夠使用較粗的軸，也能夠提高固有振動頻率來進行穩定的高速旋轉。而且，根據上述效果，能夠提供兼顧高輸出和高速化的同步電動機。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是本實用新型的實施方式的同步電動機的剖視圖。
[0030]圖2是構成圖1所示的同步電動機的轉子的剖視圖。
[0031]圖3是圖2的轉子的主要部分(E部)放大剖視圖。
[0032]圖4是表示磁通屏障周邊的磁通的流動的圖。
[0033]圖5 (a)、圖5 (b)、圖5 (C)、圖5 (d)以及圖(5e)是表不改變了磁通屏障頂端部的形狀的例子的示意圖；圖5(a)是表示比較例I的示意圖；圖5(b)是表示比較例2的示意圖；圖5(c)是表不第I實施方式的不意圖；圖5(d)表不第2實施方式的不意圖；圖5(e)表不第3實施方式的示意圖。
[0034]圖6(a)和圖6(b)是表不磁鐵插入部的端部的截面的不意圖；圖6(a)是表不設于磁鐵插入部的端部的空隙部形成為較小的r的示意圖；圖6(13)是表示設于磁鐵插入部的端部的空隙部形成有較大的R的示意圖。
[0035]圖7是用于說明磁通屏障的詳細的形狀的放大剖視圖。
[0036]圖8 (a)和圖8 (b)是表不磁通屏障形狀的變形例的剖視圖；圖8 (a)是表不對于磁通屏障形狀將基端部縮短且腿部從永久磁鐵插入孔起連續地直接向外徑方向延伸的變形例的剖視圖；圖8(b)是表示相對于圖8(a)所示的變形例將永久磁鐵片縮短為比原本能夠插入插入部的長度短的變形例的剖視圖。
[0037]圖9是2極的同步電動機的情況下的變形例的轉子的剖視圖。
[0038]圖10是表示將本實用新型應用于不同類型的同步電動機的情況下的變形例的主要部分放大剖視圖。
[0039]圖11是表示改變磁通屏障形狀時的想法的說明圖。
[0040]圖12是表示永久磁鐵和永久磁鐵插入部的形狀的變形例的剖視圖。
[0041]圖13是表示磁通屏障形狀的變形例的剖視圖。
[0042]圖14是圖13所示的變形例的主要部分放大剖視圖。
[0043]附圖標記說明
[0044]10、轉子；12、轉子鐵芯；13、永久磁鐵槽；14、14η、開口(筐形導體槽)；15、永久磁鐵；15a、15b、永久磁鐵片；16、永久磁鐵插入部；16a、16b、永久磁鐵插入孔；17、磁通屏障；19、基端部;20、腿部;21、頂端部；22、直線部；23、連接部;40、軸;L1、L2、L3、直線；P、(開口的)中心；0、旋轉軸線。

【具體實施方式】
[0045]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本實用新型的實施方式的同步電動機。圖1所示的本實施方式的同步電動機構成為具備后述的筐形導體的感應啟動型同步電動機。圖2是表示構成本實用新型的同步電動機的轉子的一例的、垂直于作為該轉子的旋轉中心的旋轉軸線O的剖視圖，圖3是該轉子的主要部分放大剖視圖(圖2的E部)。
[0046]圖1所示的同步電動機具有:3相定子30，其通過將未圖示的定子繞組卷繞于定子繞組槽31而形成；以及轉子10，其與定子30的磁極面32相對且在定子30的內部旋轉。如圖2所示，該轉子10具備:轉子鐵芯12，其通過將沿旋轉軸線O配置的軸40利用熱壓配合、壓入等以具有過盈量的方式插入軸孔11而被組裝而形成；4個永久磁鐵槽13，其在該轉子鐵芯的內部沿圓周方向等間隔地配置；以及筐形導體槽14，其位于上述轉子鐵芯12的內部，作為用于插入比上述永久磁鐵槽13靠徑向外側設置的未圖示的鋁制的導體桿的多個開口。
[0047]轉子鐵芯12是層疊電磁鋼板而形成的，利用各鋼板表面的絕緣被膜來抑制產生于旋轉軸線O方向上的渦流，防止由鐵損失所導致的效率的下降。
[0048]永久磁鐵槽13具備:永久磁鐵插入部16,其供永久磁鐵15插入；一對磁通屏障17，其位于該永久磁鐵插入部16的圓周方向兩端，用于劃分磁極；以及空隙部18。
[0049]永久磁鐵插入部16以沿圓周方向被分成兩個永久磁鐵插入孔16a、16b的方式而形成，永久磁鐵15被分成兩個永久磁鐵片15a、15b并插入到各永久磁鐵插入孔16a、16b內，通過以在徑向上形成為同極的朝向的方式配置上述兩個永久磁鐵片15a、15b的磁極，從而形成I個磁極(磁極中心為圖2所示的分割點D)。與上述兩個永久磁鐵片15a、15b相鄰接的、插入構成永久磁鐵槽13的永久磁鐵插入部16a、16b內的永久磁鐵片15a、15b的徑向上的磁極的朝向，如圖4所示，形成為反向。另外，為了維持以在與旋轉軸線O正交的截面上呈大致矩形的方式而形成且由配合所造成的應力形成為最大的圖2中的B部的強度，相鄰接的永久磁鐵插入孔16a、16b朝向磁通中心并向徑向外側傾斜，即，配置為朝向外徑方向呈凸字形。永久磁鐵插入孔16a與永久磁鐵插入孔16b之間的夾角形成為160°。通過如此地構成，永久磁鐵片15a、15b在最靠近軸孔11的部分并未形成角部，從而能夠緩和應力集中。
[0050]空隙部18，如圖2所示，設于永久磁鐵插入孔16a、16b的彼此相對的一側的端部，具體而言，如圖6(b)的不意圖所不，空隙部18形成為未插入有永久磁鐵片15a、15b的空洞，通過如此地構成，能夠提高永久磁鐵插入孔16的加工精度，能夠提高永久磁鐵15的位置精度，并且能夠降低應力集中。此外，也可以取代圖6(b)的形狀，如圖6(a)所示，在角部形成較小的r。然而，與如圖6(a)那樣構成的情況相比，優選的是，圖6(b)的情況能夠較大地獲取永久磁鐵插入孔16的角部的R(r < R)，能夠更加有效地緩和該永久磁鐵插入孔16的角部的附近的應力集中。
[0051]以下，對磁通屏障17(參照圖2)的詳細形狀進行說明。圖7是放大圖2的E部并改變角度來進行表示的圖。磁通屏障17在與旋轉軸線O正交的截面上具備:基端部19，其與永久磁鐵插入部16相連續，并沿轉子10的圓周方向延伸；以及腿部20，其從該基端部19起改變角度，并朝向轉子10的外徑方向延伸，并且在磁通屏障17的頂端部21的一部分設有與最靠近該頂端部21的筐形導體槽14η相對的直線部22。另外，腿部20和設于頂端部21的直線部22借助由光滑的曲線構成的連接部23相連接。
[0052]此外，在本說明書中，如圖7所示，將直線部22和連接部23共同定義為頂端部21，另外，磁通屏障17由基端部19、腿部20以及頂端部21構成。另外，頂端部21為了不與通過插入的永久磁鐵片15a的端面的直線L3相交而僅向圓周方向外側位移圖7中的距離d。
[0053]進而，在本實施方式中，如圖2所示，筐形導體槽14在轉子鐵芯的外周部等間隔地設有40個，位于永久磁鐵槽13的兩端的4組8處磁通屏障17均與任意一筐形導體槽14相對。
[0054]如圖3所示，構成磁通屏障17的直線部22在與旋轉軸線O正交的截面上以相對于直線L2傾斜的方式設置，該直線L2與連結最靠近頂端部21的筐形導體槽14η的中心P和上述旋轉軸線O的直線LI正交，相對于該直線L2的傾斜角Θ在本實施方式中設定為10。。
[0055]如圖7所示，連接部23從腿部20向圓周方向兩側突出，利用該連接部23、腿部20以及直線部22形成大致T字形。
[0056]此外，磁通屏障17的頂端部21的形狀基于以與最靠近的筐形導體槽14η相對的面上的應力成為均等的方式而形成這樣的想法進行適當化即可。即，在圖5(a)?(e)中，該頂端部21的示意的形狀如圖5(a)?(e)這5個所示，但是通過對圖5 (a)?(e)各自的頂端部的應力進行數值分析來決定適當的形狀。在此，圖5(a)的頂端部形狀是利用以往所使用的形狀來構成比較例1，圖5(b)是在頂端部設有直線部的形狀來構成比較例2。另外，圖5(c)?(e)構成第I實施方式?第3實施方式。其中，相當于第3實施方式的圖5(e)的頂端部形狀也示意地表示了在圖3、圖7等所記載的磁通屏障17中所采用的形狀。
[0057]具體而言，首先，當將頂端部21設為如半圓形的圖5(a)那樣的形狀時，應力集中于最靠近筐形導體槽14η的XI。因此，當通過如圖5(b)那樣在與筐形導體槽14η相對的面設直線部22而去掉凸部時，通過避免在一點的應力集中而能夠降低最大應力。但是，由于存在有應力集中于角部Χ2的傾向，因此當為了降低該Χ2的應力而設為如圖5(c)那樣的左右對稱的T字形時，應力集中于直線部22與兩側的連接部23a、23b之間的連接點(X3、X4)周圍，兩端的應力也產生有差值(在圖5(c)?(e)中，設為X3處的應力小于X4處的應力。)。進而，如使兩個連接點X3、X4中的、應力較大的X4側的連接部23b沿圓周方向延長而設為X4從筐形導體14η起沿圓周方向遠離的圖5(d)那樣的形狀，進而，當為了減輕應力的差值而使直線部22傾斜時，Χ4進一步遠離筐形導體14η而形成為如圖5(e)這樣的形狀,從而達成Χ3和Χ4的應力的均等化。
[0058]此外，由于實際的形狀根據同步電動機的轉速、轉矩、嵌合應力等條件進行變更，因此如圖5(e)那樣的形狀并不始終是最佳形狀，頂端部的形狀能夠根據上述各種條件，以使與筐形導體槽相對的面上的應力形成為均等的目的進行變更。例如，也存在有利用上述圖5(c)或圖5(d)的形狀而能夠獲得目標的性能的情況。
[0059]同樣，圖3所記載的直線部22的傾斜角Θ并不限定于上述的10°，也能夠與適用于作為目標的輸出轉矩、最大旋轉速度、旋轉速度的熱壓配合量等各種條件相對應地變更傾斜角。此時，在變更傾斜角Θ的情況下，也包含采取負的角度，S卩，向反方向傾斜的情況。
[0060]接著，說明上述實施方式的作用。
[0061]在圖1中，當使電流在定子30繞組中流動而在定子30內部產生旋轉磁場時，轉子10利用產生于未圖示的筐形導體的感應電流而獲得轉矩，開始旋轉。然后，當達到同步速度時，利用永久磁鐵15而作為同步電動機旋轉。
[0062]進而，在作為同步電動機的旋轉中，如圖7所示，磁通屏障17通過從基端部19向轉子10的外徑方向延伸，能夠如圖4那樣在比永久磁鐵15靠徑向內側確保供q軸磁通流動的路徑，因此能夠期待作為保持轉子10的同步的轉矩的牽入轉矩、作為在旋轉增加時保持同步的最大轉矩的牽出轉矩的提高。
[0063]另外，也進行了采用本實施方式時的數值分析。在以同條件比較熱壓配合量和轉速的情況下，如圖2那樣設定了磁通屏障頂端部21和永久磁鐵孔16的形狀時的最大應力形成為將磁通屏障頂端部21的形狀設為如圖5(a)那樣，將永久磁鐵孔16的形狀設為如圖6(b)那樣時的大致1/3。根據該結果，表現出了采用本實施方式能夠改善應力分布，緩和應力集中的技術效果。
[0064]如上所述，本實施方式的同步電動機構成為具備:轉子鐵芯12，其構成轉子10，并能夠繞旋轉軸線旋轉；多個永久磁鐵槽13，其在該轉子鐵芯12的內部沿圓周方向配置；以及作為多個開口的筐形導體槽14，其在轉子鐵芯12的外周附近沿旋轉軸線O配置，永久磁鐵槽13具備:永久磁鐵插入部16,其供永久磁鐵15插入；以及一對磁通屏障17,其位于該永久磁鐵插入部16的圓周方向兩端,用于劃分磁極,磁通屏障17在與旋轉軸線O正交的截面上從與永久磁鐵插入部16相連續的基端部19起向轉子10的外徑方向延伸，并且在該磁通屏障17的頂端部21的一部分設有與最靠近頂端部21的筐形導體槽14η相對的直線部22，從該磁通屏障17的基端部19向頂端部21方向延伸的腿部20和設于頂端部21的直線部22借助連接部23相連接，連接部23從腿部20起向圓周方向的兩側突出。
[0065]由于如此地構成，因此磁通屏障17設為從與永久磁鐵插入部15相連續的基端部19向轉子10的外徑方向延伸，因此能夠防止磁通屏障17周邊的磁通的短路，能夠使磁通的流動適當化，因此能夠提高效率，獲得高輸出。
[0066]進而，通過將磁通屏障17的頂端部21形成為直線狀，從而緩和了轉子鐵芯12的、靠近筐形導體槽14的磁通屏障17的頂端部21周圍的應力集中，謀求最大應力的降低，也能夠實現高速化。另外，在設為將軸40插入轉子鐵芯12的結構的情況下，不需要使軸40的直徑變細，也不會產生降低危險速度的需求。
[0067]另外，通過使連接部23從腿部20起向圓周方向的兩側突出，從而降低了產生于直線部22與連接部23之間的連接點X3、X4的應力，能夠提高上述效果。
[0068]進而，由于在與旋轉軸線O正交的截面上，連接部23由光滑的曲線構成，因此降低了產生于磁通屏障17的頂端部21的直線部22的端部和連接部23的應力，進一步提高了上述效果，能夠謀求高輸出.高速化。
[0069]另外，由于在與旋轉軸線O正交的截面上，設于磁通屏障17的頂端部21的直線部22構成為相對于直線L2傾斜，該直線L2與連結最靠近該頂端部21的筐形導體槽14η的中心P與旋轉軸線O的直線LI正交，因此緩和了磁通屏障頂端部21的與筐形導體槽14相對的面上的應力集中，能夠消除應力的不平衡。
[0070]由于構成I極的永久磁鐵槽13的永久磁鐵插入部16以在圓周方向上被分成多個永久磁鐵插入孔16a、16b、…的方式而形成,在各永久磁鐵插入孔16a、16b、…內分別插入有構成永久磁鐵15的永久磁鐵片15a、15b、...，并且以沿徑向形成為同極的朝向的方式配置各永久磁鐵片15a、15b、…的磁極，因此無需將永久磁鐵15設為復雜的形狀且能夠將永久磁鐵插入部16設為適當的形狀，并且縮小每個永久磁鐵插入孔16，從而能夠提高轉子鐵芯10的強度。
[0071]由于將永久磁鐵插入部16以相鄰接的永久磁鐵插入孔16a、16b、...朝向夕卜徑方向呈凸字形的方式配置而構成，因此緩和了由配合所造成的應力集中，能夠進一步提高強度。
[0072]進而，由于永久磁鐵插入孔16以在與旋轉軸線O正交的截面上呈大致矩形的方式形成而構成，因此能夠使用長方體形狀的永久磁鐵，能夠謀求降低制造成本。
[0073]進而，由于本實用新型的同步電動機構成為具備筐形導體，該筐形導體將多個開口分別構成為筐形導體槽，并且該筐形導體包含插入各筐形導體槽14的導體桿和分別連接各導體桿的兩端的端環，因此能夠設為在有效地發揮基于如上所述地構成的磁通屏障17的特長的同時在啟動時作為感應電動機發揮功能的感應啟動型同步電動機。
[0074]此外，各部分的具體的結構并不僅限定于上述實施方式。
[0075]例如，在上述實施方式中，磁通屏障17的連接部23從腿部20起向圓周方向的兩側突出，但是只要能夠達成應力分散，也可以一側不突出。另外，直線部22并不一定為完全的直線，只要能夠達成應力分散，也能夠容許是平緩的曲線等非直線形狀。進而，如圖8(a)所示，對于磁通屏障117的形狀，也可以縮短基端部119且腿部120從永久磁鐵插入孔116起連續地直接向外徑方向延伸。另外,如圖7所示,頂端部21從通過永久磁鐵片15a的端面的直線L3起僅向圓周方向外側移動了距離d，但是在容許因妨礙q軸磁通而導致的效率下降的情況下，該頂端部21也可以與直線L3相交。
[0076]另外，在上述實施方式中，各永久磁鐵槽13在圓周方向兩端部具備磁通屏障17、17，且將上述磁通屏障17?17設為各自獨立的結構，但是也可以以一部分相連續的方式形成形成于鄰接的永久磁鐵槽13、13的、相鄰的兩個磁通屏障17、17，即使在這樣的情況下，也能夠獲得降低最大應力等的、相當于上述實施方式的效果。進而，作為其中I個實施方式，也可以如圖13所示，設為相鄰的兩個永久磁鐵槽613、613共有并具備I個磁通屏障617的實施方式。即使在該情況下，與上述實施方式相同，在構成轉子610的轉子鐵芯612的內部沿圓周方向等間隔地配置的4個永久磁鐵槽613具備:永久磁鐵插入孔616a,其供永久磁鐵615a插入；永久磁鐵插入孔616b,其供永久磁鐵615b插入；以及空隙部618,其形成于上述永久磁鐵插入孔616a、616b的彼此相對的端部,利用磁通屏障617構成為相鄰的永久磁鐵槽613、613各自具備的永久磁鐵插入孔616a、616b彼此相連結。[!卩，如圖14所不，磁通屏障617由分別與構成相鄰接的兩個永久磁鐵槽613的永久磁鐵插入孔616a、616b相連續的基端部619、619、與上述兩個基端部619、619相連接的I個腿部620以及存在于腿部620的外徑方向的I個頂端部621構成。在頂端部621的一部分設有與最靠近該頂端部621的筐型導體槽14η相對的直線部622，腿部620和直線部622借助連接部623相連接。
[0077]換言之,磁通屏障617構成為從與永久磁鐵插入部616a相連續的基端部619起向轉子610的外徑方向延伸，并且在該磁通屏障617的頂端部621的一部分設有與最靠近該頂端部621的筐形導體槽14η相對的直線部622，從該磁通屏障617的基端部619向頂端部621方向延伸的腿部620和設于頂端部621的直線部622借助連接部623相連接，連接部623從腿部620起向圓周方向的兩側突出。
[0078]另外，在本實施方式中，連接部23整體由光滑的曲線構成，但是并不一定是這樣的結構，如圖11所示，連接部23中的、至少比在圓周方向上最突出的頂點Υ1、Υ2靠徑向外側的部分為光滑的曲線即可。具體而言，在利用直線L5連結頂點Yl、Υ2的情況下，以該直線L5為界，將比該直線L5靠徑向外側的部分設為外側連接部23a，將比該直線L5靠內側的部分設為內側連接部23b，外側連接部23a即使是在連接部23整體之中，應力也相對較大，因此為了緩和該應力，需要由光滑的曲線構成，但是內側連接部23b相對而言應力并不大，因此無需由光滑的曲線構成。此外，在上述連接部2中的、在圓周方向上最突出的部分由與徑向呈同一方向的直線構成的情況下，通過將頂點Y1、Y2設定為該直線的中心位置足以。
[0079]永久磁鐵槽13從設計.制造的難易度的觀點以及將旋轉軸線O設為中心的質量平衡及驅動力的平衡出發，優選的是，等間隔地設置，但是由于是根據馬達的規格來確保磁通的路徑的，因此只要是間斷的，即相互隔開間隔地設置，則不一定需要等間隔地設置。
[0080]另外，如圖8(b)所示，也可以為如下結構:將永久磁鐵片215縮短為比原本能夠插入永久磁鐵插入部216的長度短，將與該永久磁鐵片215的端部相連續地沿圓周方向延伸的部分整體設為基端部219。
[0081]進而，在上述實施方式中，將永久磁鐵片15a、15b及永久磁鐵插入孔16a、16b設為矩形狀，但是如圖12所不，若將永久磁鐵片515a、515b及永久磁鐵插入孔516a、516b形成為剖視大致圓弧狀，則能夠獲得效果更好的永久磁鐵插入部516a、516b與軸孔11之間的應力緩和。另外，通過將永久磁鐵插入孔516a、516b所形成的圓弧配置為與軸孔11形成為同心，能夠進一步有效地緩和應力。此外，即使在該結構中，與上述實施方式相同，在構成轉子510的轉子鐵芯512的內部沿圓周方向等間隔地配置的4個永久磁鐵槽513構成為在圓周方向兩端部具備磁通屏障517、517，在永久磁鐵插入孔516a、516b的彼此相對的一側的端部具備空隙部518。
[0082]另外,在上述實施方式中，構成I個磁極的永久磁鐵15被分成永久磁鐵片15a、15b，但是也能夠利用單一的永久磁鐵片構成I個磁極。在這樣的情況下，作為永久磁鐵，使用形成為圓弧狀的圓弧磁鐵，進而，能夠謀求應力的緩和與效率的提高。進而，與將永久磁鐵分成多個永久磁鐵片的結構相同，即使在設為單一的永久磁鐵片的結構中，在配置多個該永久磁鐵片的情況下，為了緩和應力，也優選的是，配置為與軸孔11形成為大致同心。
[0083]另外，在上述實施方式中，筐形導體槽14η的截面采用了圓形的形狀，但是本實用新型也能夠應用于具備具有圓形以外的截面的筐形導體槽的結構中，在該情況下，僅將截面的重心位置設為上述中心P足以。
[0084]另外，上述實施方式是4極(每I極的永久磁鐵片為2個)的同步電動機，但是如圖9所示，也能夠構成為2極的同步電動機(每I極的永久磁鐵片3個)。在該變形例中，筐形導體槽314在構成轉子310的轉子鐵芯312的外周部等間隔地設置了 28個，在其徑向內側，3個永久磁鐵片315a、315b、315c配置為使磁極在徑向上形成為同極的朝向的方式。磁通屏障317在每I極的兩端設置有2個，合計4個，并形成為與所有筐形導體槽314中的任意一個相對。另外，在該結構中，設于同極內的永久磁鐵片315a、315b、315c間的空隙部318也兼具在單一的永久磁鐵片315a、315b、315c的各磁極間防止磁通短路的作用。此外，在該變形例中，磁通屏障317也能夠設為由基端部19、腿部20、頂端部21構成的上述形狀。
[0085]另外，本實用新型即使是除了感應啟動型同步電動機以外的、例如如圖10所示的實施方式的永久磁鐵埋入型的同步電動機，也能夠恰好適用。該永久磁鐵埋入型的同步電動機在轉子鐵芯的外周沿旋轉軸線O形成有作為開口的多個凹部414。即使是這樣的同步電動機，通過與上述相同地構成磁通屏障17相對于該凹部414的位置、磁通屏障17的形狀，從而也能夠發揮同樣的效果。此外，該情況下的凹部414的中心P考慮為由在與旋轉軸線O正交的截面上沿轉子鐵芯412的外周的虛擬圓Ci和凹部414形成的區域內的重心位置。
[0086]另外，在構成為具備上述同步電動機的合成纖維制造裝置的情況下，也能夠謀求合成纖維制造工序的效率化。具體而言，在構成作為構成合成纖維制造裝置的導絲輥等大型輥的驅動源的情況下，能夠使該大重量的輥與纖維制造工序相對應地高速旋轉。另外，在構成為卷取纖維的卷取用軸的驅動源的情況下，能夠使較長的旋轉體在附加了纖維卷取體這樣的重量物的狀態下高速旋轉。
[0087]其他結構也能夠在不脫離實用新型的主旨的范圍內進行各種變形。
【權利要求】
1.一種同步電動機，其具備:轉子鐵芯，其構成轉子，并能夠繞旋轉軸線旋轉；多個永久磁鐵槽，其在該轉子鐵芯的內部沿圓周方向配置；以及多個開口，其在上述轉子鐵芯的外周附近沿旋轉軸線配置，該同步電動機的特征在于， 上述永久磁鐵槽具備:永久磁鐵插入部，其供永久磁鐵插入；以及一對磁通屏障，其位于該永久磁鐵插入部的圓周方向兩端，用于劃分磁極， 上述磁通屏障在與上述旋轉軸線正交的截面上從與上述永久磁鐵插入部相連續的基端部向轉子的外徑方向延伸，并且在該磁通屏障的頂端部的一部分設有與最靠近該頂端部的上述開口相對的直線部，從該基端部向上述頂端部方向延伸的腿部和設于上述頂端部的直線部借助連接部相連接，該連接部從上述腿部起向圓周方向上的至少單側突出。
2.根據權利要求1所述的同步電動機，其特征在于， 在與上述旋轉軸線正交的截面上，上述連接部的、至少比向圓周方向突出的頂點靠徑向外側的部分由光滑的曲線構成。
3.根據權利要求1所述的同步電動機，其特征在于， 在與上述旋轉軸線正交的截面上，設于上述磁通屏障的頂端部的直線部相對于下述直線傾斜，該直線與連結最靠近該頂端部的上述開口的中心與上述旋轉軸線的直線正交。
4.根據權利要求2所述的同步電動機，其特征在于， 在與上述旋轉軸線正交的截面上，設于上述磁通屏障的頂端部的直線部相對于下述直線傾斜，該直線與連結最靠近該頂端部的上述開口的中心與上述旋轉軸線的直線正交。
5.根據權利要求1?4中任一項所述的同步電動機，其特征在于， 構成I極的永久磁鐵槽的永久磁鐵插入部在圓周方向上被分成多個永久磁鐵插入孔而形成，在各永久磁鐵插入孔內分別插入有構成上述永久磁鐵的永久磁鐵片，并且以在徑向上形成為同極的朝向的方式配置各永久磁鐵片的磁極。
6.根據權利要求1?4中任一項所述的同步電動機，其特征在于， 該同步電動機具備筐形導體，該筐形導體將上述多個開口分別構成為筐形導體槽，并且包含插入各筐形導體槽的導體桿和分別連接各導體桿的兩端的端環。
7.根據權利要求5所述的同步電動機，其特征在于， 該同步電動機具備筐形導體，該筐形導體將上述多個開口分別構成為筐形導體槽，并且包含插入各筐形導體槽的導體桿和分別連接各導體桿的兩端的端環。
8.一種合成纖維制造裝置，其特征在于， 該合成纖維制造裝置具備權利要求1?7中任一項所述的同步電動機。
【文檔編號】H02K21/14GK204118994SQ201420557099
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2013年10月3日
【發明者】有賀信雄, 太田昌司, 諸星時男 申請人:昕芙旎雅有限公司