CN102725946B - 逆变器一体型驱动模块及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明获得一种逆变器一体型驱动模块及其制造方法:将导线连续地集中缠绕于在周方向上连续的多个齿部而构成相线圈,并且,将逆变器单元以在轴方向与相线圈相对并接近的方式配置,削减相线圈的接线数量,并且,缩短逆变器模块与电机之间的配线长度,从而能够降低铜损。在本发明中,各个相线圈(25)以将导线连续且集中缠绕地卷绕在周方向上连续的3根齿部(23)的方式构成,逆变器模块以6个逆变器单元各自在轴方向与各个相线圈(25)相对的方式接近电机而配置。
Description
技术领域
本发明涉及内置有逆变器的驱动模块及其制造方法。
背景技术
在以往的电源模块一体型电机中,电源模块以使电源端子和控制端子向外部延伸出的方式插入、固定于沿轴方向切割定子而形成的电源模块安装部,电源端子与电机绕组连接,控制端子与外部的控制电路连接,通过从外部的控制电路发送信号,转子铁心经由电源模块的开关而进行旋转(例如,参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-236470号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,在以往的电源模块一体型电机中,电机绕组的各引线沿着定子的端面被引绕,并与插入、固定到沿轴方向切割定子的外径侧而形成的电源模块安装部的电源模块的电源端子连接,由此存在电源模块和电机之间的配线长度变长、该配线引起的铜损变大这样的问题。
此外,在以往的电源模块一体型电机中,电机绕组具备集中缠绕地卷绕在各齿部的12根相线圈。此外,虽然并未对12根相线圈的排列有任何记载,但12根相线圈一般是按照U相、V相、W相、U相、V相……V相、W相的顺序并列排列的。
此处,当电机绕组由2个3相交流绕组构成时,构成各3相交流绕组的U相线圈是串联连接2根U相的相线圈而构成的,V相线圈是串联连接2根V相的相线圈而构成的,W相线圈是串联连接2根W相的相线圈而构成的。这样,相线圈的接线数变得极其多,因此还存在增加繁杂的接线作业、导致高成本化这样的问题。
解决问题的手段
本发明是为了解决上述问题而做出的,目的在于获得一种逆变器一体型驱动模块及其制造方法:将导线连续地集中缠绕于在周方向上连续的多个齿部而构成相线圈,并且,将逆变器单元以在轴方向与相线圈相对并接近的方式配置,削减相线圈的接线数量,并且,缩短逆变器模块与电机之间的配线长度,从而能够降低铜损。
本发明的逆变器一体型驱动模块具备:电机,其由定子和转子构成,所述定子是通过由M相(其中,M为3以上的整数)的相线圈构成的定子线圈卷绕安装于圆环状的定子铁心而构成的,所述转子具有N极和S极在周方向上交替排列而成的磁极;和逆变器模块,其具有多个逆变器单元,所述多个逆变器单元分别具备:正极侧输入端子;负极侧输入端子;正极侧与该正极侧输入端子连接的上臂开关元件;负极侧与该负极侧输入端子连接的下臂开关元件;及与该上臂开关元件的负极侧和下臂开关元件的正极侧连接的交流输出端子。而且,所述M相的相线圈分别构成为将导线连续且集中缠绕地卷绕在周方向上连续的L根(其中,L为2以上的整数)齿部而形成的集中缠绕线圈,所述逆变器模块以所述多个逆变器单元分别与所述M相的相线圈在轴方向上相对的方式接近所述电机地配置,所述电机和所述逆变器模块通过所述多个逆变器单元的各自的所述交流输出端子与在轴方向上和该逆变器单元相对的所述相线圈的引线相连而电连接。
发明效果
根据本发明,M相的相线圈分别构成为在周方向上连续的L根(其中,L为2以上的整数)齿部连续且集中缠绕地卷绕导线而形成的集中缠绕线圈,由此,削减了相线圈的接线数量,繁杂的相线圈的接线作业减少,实现了低成本化。
此外,由于逆变器模块以多个逆变器单元的各自与M相的相线圈的各自在轴方向相对的方式接近电机地配置,因此,逆变器模块和电机之间的配线长度变短,能够降低铜损。
附图说明
图1是示出本发明实施方式1的逆变器一体型驱动模块的分解立体图。
图2是对应用于本发明实施方式1的逆变器一体型驱动模块的电机的结构进行说明的示意图。
图3是对应用于本发明实施方式1的逆变器一体型驱动模块的、2in1(二合一)逆变器单元的结构进行说明的示意图。
图4是本发明实施方式1的逆变器一体型驱动模块的电路图。
图5是本发明实施方式2的逆变器一体型驱动模块的电路图。
图6是对本发明实施方式3的逆变器一体型驱动模块中的定子线圈的接线方法进行说明的示意图。
图7是对本发明实施方式4的逆变器一体型驱动模块的结构进行说明的示意图。
图8是对应用于本发明实施方式4的逆变器一体型驱动模块的电机的结构进行说明的示意图。
图9是对应用于本发明实施方式4的逆变器一体型驱动模块的逆变器模块中的逆变器单元的配置进行说明的示意图。
图10是本发明实施方式4的逆变器一体型驱动模块的电路图。
图11是对应用于本发明的逆变器一体型驱动模块的24槽20极的3相电机的定子的制造方法进行说明的立体图。
图12是对应用于本发明实施方式5的逆变器一体型驱动模块的电机的结构进行说明的示意图。
具体实施方式
以下,用附图对本发明的逆变器一体型驱动模块的优选实施方式进行说明。
实施方式1.
图1是示出本发明实施方式1的逆变器一体型驱动模块的分解立体图,图2是对应用于本发明实施方式1的逆变器一体型驱动模块的电机的结构进行说明的示意图,图3是对应用于本发明实施方式1的逆变器一体型驱动模块的二合一逆变器单元的结构进行说明的示意图,图4是本发明实施方式1的逆变器一体型驱动模块的电路图。
在图1中,逆变器一体型驱动模块1具备:与外部的直流电源连接并构成DC供给线的正极供电板2及负极供电板3;将供给到正极供电板2和负极供电板3的直流电转换成交流电的逆变器模块4;以及被供给由逆变器模块4转换了的交流电而进行旋转驱动的电机14。
正极供电板2和负极供电板3分别制作成圆环状的平板,隔着规定的间隙平行且同轴地配置而构成平行平板电极。
逆变器模块4是通过将6个二合一逆变器单元5等角间距地安装在电路基板6的一面上的同心圆上而构成的。二合一逆变器单元5如图3所示,具备上臂开关元件7、下臂开关元件8、正极输入端子10、负极输入端子11及交流输出端子12。而且,上臂开关元件7和下臂开关元件8被绝缘性树脂树脂封固,正极输入端子10使其一端与上臂开关元件7的正极侧相连并从树脂封固部延伸出,负极输入端子11使其一端与下臂开关元件8的负极侧相连并从树脂封固部延伸出,交流输出端子12使其一端与上臂开关元件7的负极侧和下臂开关元件8的正极侧连接并从树脂封固部延伸出。上臂开关元件7及下臂开关元件8例如采用MOSFET、IGBT等半导体开关元件。另外,虽未图示,但散热器配置在电路基板6的另一面,能够有效地对上臂开关元件7及下臂开关元件8处的发热进行散热。
电机14具备:转子16,所述转子16例如通过对铁等磁性材料冲压加工而制作,并具有圆筒状的转子轭部17及从转子轭部17的轴方向一端向内方延伸的底面部18,在转子轭部17的轴心位置将底面部18固定于轴15;永磁铁19,所述永磁铁19固定于转子轭部17的内周面;和定子20,所述定子20具有圆环状的定子铁心21及定子线圈24,其中,所述定子铁心21具有制成圆筒状的定子轭部22、及分别从定子轭部22的外周面朝径向外方突出设置并以等角间距排列在周方向的齿部23,所述定子线圈24卷绕在齿部23。
虽然转子16例如是通过对铁等磁性材料冲压成形而制作的,但底面部18并不一定需要是磁性体。即,转子16中,至少转子轭部17由磁性材料制作即可。这样制作成的转子16构成为通过将轴15轴支承于壳体(未图示)而自由旋转。
永磁铁19例如为烧结稀土类磁铁。而且,16个永磁铁19以N极和S极交替排列的方式在周方向上等角间距地排列,固定于转子轭部17的内周面。
定子铁心21例如是通过层压磁性钢板而制作的,18根齿部23突出设置在定子轭部22的外周面。而且,定子线圈24由6根相线圈25构成。各相线圈25构成为,将1根导线在1个齿部23上卷绕规定圈,接着,在周方向上邻接的下一个齿部23上卷绕规定圈,进而,在周方向上邻接的下一个齿部23上卷绕规定圈。即,各相线圈25是将1根导线连续卷绕在周方向上邻接的3根齿部23上而构成的集中缠绕线圈。因此,6根相线圈25如图2所示那样,按U1相、V1相、W1相、U2相、V2相、W2相的顺序在周方向上排列并卷绕安装在定子铁心21上。另外,在图2中,U+(V+、W+)和U-(V-、W-)示出了构成U相(V相、W相)的导线的相对于齿部23的缠绕方向为反向。
而且,如图4所示,将U1相、V1相及W1相的3根相线圈25的缠绕结束端部彼此连接(星形连接),制作构成星形连接线圈的第一3相交流绕组24A,将U2相、V2相及W2相的3根相线圈25的缠绕结束端部彼此连接(星形连接),制作构成星形连接线圈的第二3相交流绕组24B。
这样制作的定子20如图2所示固定于壳体(未图示)并与轴15同轴地配置在转子16的内周侧,从而,电机14构成为极数16、槽数18的外转子型3相电机。
逆变器模块4以外径与定子20大致相等的方式制作,并以二合一逆变器单元5的径向位置与定子20中的相线圈25的径向位置大致相同的方式构成。而且,逆变器模块4固定于壳体(未图示),并使各个二合一逆变器单元5与6根相线圈25分别在轴方向上相对、接近定子20且与轴15同轴地配置在定子20的轴方向另一端侧。此外,正极供电板2和负极供电板3接近逆变器模块4,并与轴15同轴地配置在逆变器模块4的轴方向另一端侧。
这样构成的逆变器一体型驱动模块1如图4所示,正极供电板2和负极供电板3经由配线31与外部的电源30相连,6个二合一逆变器单元5的正极输入端子10与正极供电板2相连,负极输入端子11与负极供电板3相连。此外,6个二合一逆变器单元5的交流输出端子12分别与6根相线圈25的各缠绕起始端部连接。此外,平滑电容器32与逆变器模块4的输入侧并联连接,吸收脉动电流而使输入电压稳定化。另外,配线31优选由绞线构成,以成为低电感。
对于这样构成的逆变器一体型驱动模块1,6个逆变器单元5的上臂开关元件7及下臂开关元件8的接通/断开由控制装置33来控制,将从电源30供给的直流电转换为交流电,并被供给至定子线圈24。由此,在定子20上产生旋转磁场。通过该定子20的旋转磁场和永磁铁19产生的磁场的相互作用,产生旋转力,驱动转子16旋转。
对于该逆变器一体型驱动模块1,由于供给电源为直流,因此,也能够在电气铁路这样的使用多个电机的情况下使用。
根据该实施方式1,逆变器模块4使各个二合一逆变器单元5与各个相线圈25在轴方向上相对、接近定子20且与轴15同轴地配置,因此,能够缩短连接二合一逆变器单元5和定子线圈24的配线长度。因此,能够降低因连接二合一逆变器单元5和定子线圈24的配线引起的铜损。此外,由于减小连接二合一逆变器单元5和定子线圈24的配线的阻抗,因此能够减小平滑电容器32的容量,能够实现逆变器一体型驱动模块1的小型化。
此外,由于二合一逆变器单元5等角间距地排列在同心圆上,因此,发热零件在周方向上分散,发热密度变小。因此,能够有效地冷却二合一逆变器单元5,能够抑制过度的温度上升。
此外,由于第一及第二3相交流绕组24A、24B是通过星形连接3相的相线圈25而构成的,因此,循环电流不流经相线圈25。因此,降低了循环电流引起的铜损,实现了高效率化。
此外,由于正极供电板2和负极供电板3构成平行平板电极,因此,正极供电板2和负极供电板3作为电容器发挥作用。此外,由于正极供电板2和负极供电板3在轴方向上接近逆变器模块4地配置,因此实现了低电感化。由此,在作为系统整体来看的情况下,电感降低,因此,能够使平滑电容器32小型化,实现了系统整体的小型化。
此外,由于电感低,因此,能够代替Si元件的半导体开关元件,将能够高频驱动的SiC元件的半导体开关元件用于上臂开关元件7及下臂开关元件8。SiC元件电感低,因此能够抑制浪涌电压。在该情况下,由于高频驱动,因此平滑电容器32的容量小即可,因此,能够使平滑电容器32小型化,实现了系统整体的进一步小型化。
此处,例如,在各个齿部23上集中缠绕1根导线而在周方向上按照U相、V相、W相、U相、V相……的顺序将12根相线圈卷绕安装在定子铁心21上的比较例中,将卷绕在1号齿部23的相线圈的缠绕结束端部与卷绕在4号齿部23的相线圈的缠绕起始端部连接,将卷绕在4号齿部23的相线圈的缠绕结束端部与卷绕在7号齿部23的相线圈的缠绕起始端部连接,从而制作U相线圈;将卷绕在2号齿部23的相线圈的缠绕结束端部与卷绕在5号齿部23的相线圈的缠绕起始端部连接,将卷绕在5号齿部23的相线圈的缠绕结束端部与卷绕在8号齿部23的相线圈的缠绕起始端部连接,从而制作V相线圈;将卷绕在3号齿部23的相线圈的缠绕结束端部与卷绕在6号齿部23的相线圈的缠绕起始端部连接,将卷绕在6号齿部23的相线圈的缠绕结束端部与卷绕在9号齿部23的相线圈的缠绕起始端部连接,从而制作W相线圈。而且,将这样制作的U相线圈、V相线圈及W相线圈的缠绕结束端部连接,制作第一3相交流绕组。这样,在比较例中,为了构成与实施方式1同等的第一3相交流绕组,需要7处接线部位。
另一方面,在实施方式1中,U相线圈、V相线圈及W相线圈分别以将1根导线连续卷绕在周方向上相邻的3根齿部23的方式构成,因此,仅连接U相线圈、V相线圈及W相线圈的缠绕结束端部就能够制作第一3相交流绕组24A。这样,构成第一3相交流绕组24A时的接线部位为1处,能够大幅削减接线部位。由于相线圈彼此的接线为在定子铁心21的端面上引绕导线的繁杂的作业,因此,接线部位的大幅削减能够削减繁杂的接线作业,能够实现低成本化。另外,第二3相交流绕组24B也同样能够实现接线部位的大幅削减。
另外,在上述实施方式1中,各相线圈以将1根导线连续且集中缠绕地卷绕在周方向上相邻的3根齿部的方式构成,但从接线数量的削减效果的观点来看,各相线圈以将1根导线连续且集中缠绕地卷绕在周方向上相邻的2根以上的齿部的方式构成即可。
此外,在上述实施方式1中,定子线圈由2组3相交流绕组构成,但定子线圈也可由1组3相交流绕组构成。在该情况下,也可以串联连接通过将1根导线连续且集中缠绕地卷绕在周方向上相邻的3根齿部而构成的同相的相线圈,从而构成U相、V相及W相的相线圈;还可以将1根导线连续且集中缠绕地卷绕在周方向上连续的6根齿部,从而构成U相、V相及W相的相线圈。而且,逆变器模块构成为以使3个逆变器单元与U相、V相及W相的相线圈相对的方式配置在基板表面的同一圆周上。
此外,在上述实施方式1中,对3相电机进行了说明,但电机为3相以上的多相电机也可以,尤其是,若为K相(其中,K为3以上的素数)电机,也能够获得同样的效果。
实施方式2.
图5是本发明实施方式2的逆变器一体型驱动模块的电路图。
在图5中,定子线圈26是由分别三角形连接的第一3相交流绕组26A和第二3相交流绕组26B而构成的。即,对于第一3相交流绕组26A,将U1相的相线圈25的缠绕结束端部连接到V1相的相线圈25的缠绕起始端部,将V1相的相线圈25的缠绕结束端部连接到W1相的相线圈25的缠绕起始端部,将W1相的相线圈25的缠绕结束端部连接到U1相的缠绕起始端部,从而构成为环状连接线圈。同样,对于第二3相交流绕组26B,将U2相的相线圈25的缠绕结束端部连接到V2相的相线圈25的缠绕起始端部,将V2相的相线圈25的缠绕结束端部连接到W2相的相线圈25的缠绕起始端部,将W2相的相线圈25的缠绕结束端部连接到U2相的缠绕起始端部,从而构成为环状连接线圈。
另外,在该实施方式2中,除了代替电机14采用了卷绕安装有定子线圈26的电机14A这一点之外,与上述实施方式1同样地构成。
在这样构成的逆变器一体型驱动模块1A中,构成定子线圈26的第一及第二3相交流绕组26A、26B构成为环状连接线圈,所以,无需星形连接所需要的中性点的接线,能够进一步削减接线部位。
实施方式3.
图6是对本发明实施方式3的逆变器一体型驱动模块中的定子线圈的接线方法进行说明的示意图。另外,在图6中,为了说明简便,省略了转子。
在图6中,由构成第一3相交流绕组的U1相、V1相及W1相的相线圈25的缠绕结束侧构成的中性点引出线27在定子20的轴方向一端侧引出,此外,由构成第二3相交流绕组的U2相、V2相及W2相的相线圈25的缠绕结束侧构成的中性点引出线27在定子铁心21的轴方向一端侧引出,并通过焊锡等接合于由配置在定子20的轴方向一端侧的导电材料构成的环状的连结体29。此外,由U1相、V1相、W1相、U2相、V2相及W2相的相线圈25的缠绕起始侧构成的引线28在定子20的轴方向另一端侧引出,并通过焊锡等分别接合于逆变器单元5的交流输出端子12。
另外,其他结构与上述实施方式1同样地构成。
根据该实施方式3,相线圈25的中性点引出线27在定子20的轴方向一端侧接线。因此,在定子20的轴方向另一端侧,相线圈25的引线28和交流输出端子12的接线部在周方向上分散,所以,能够缩短引线28的配线长度,实现了低电感化。由此,能够进一步减小平滑电容器32的容量,能够实现小型化。此外,由于逆变器模块4和电机14之间的连接/断开容易,因此,故障时能够简单地更换逆变器模块4、电机14。
实施方式4.
图7是对本发明实施方式4的逆变器一体型驱动模块的结构进行说明的示意图,图8是对应用于本发明实施方式4的逆变器一体型驱动模块的电机的结构进行说明的示意图,图9是对应用于本发明实施方式4的逆变器一体型驱动模块的逆变器模块中的逆变器单元的配置进行说明的示意图,图10是本发明实施方式4的逆变器一体型驱动模块的电路图。
在图7中,逆变器一体型驱动模块1B具备:电机40;配置在电机40的轴方向的两侧的第1及第2逆变器模块50A、50B;由与外部的电源30a连接而构成DC供给线的第1正极供电板2a及负极供电板3a构成的第1平行平板电极;由与外部的电源30b连接而构成DC供给线的第2正极供电板2b及负极供电板3b构成的第2平行平板电极。
电机40如图8所示具备:转子41,其例如通过层压铁等磁性钢板而制成圆柱状,固定于穿插于其轴心位置的轴15;固定于转子41的外周面的永磁铁19;定子42,其具有圆环状的定子铁心43和定子线圈46,所述定子铁心43具有制成圆筒状的定子轭部44、及分别从定子轭部44的内周面朝径向内方突出设置并等角间距地在周方向上排列的齿部45,所述定子线圈46卷绕在齿部45。
10个永磁铁19以N极和S极交替排列的方式等角间距地在周方向上排列,并固定于转子41的外周面。
定子铁心43例如是通过层压磁性钢板而制成的,12根齿部45突出设置在定子轭部44的内周面。而且,定子线圈46由6根相线圈47构成。各相线圈47是通过将1根导线在一个齿部45卷绕规定圈、接着在周方向上邻接的下一个齿部45上反向卷绕规定圈而构成的。即,各相线圈47是通过将1根导线连续地卷绕在周方向上邻接的2根齿部45而构成的集中缠绕线圈。因此,6根相线圈47如图8所示那样,按照U1相、V2相、W1相、U2相、V1相、W2相的顺序在周方向上排列并卷绕安装在定子铁心43。
而且,如图10所示,连接U1相、V1相及W1相的3根相线圈47的缠绕结束端部彼此,从而制作构成为星形连接线圈的第一3相交流绕组46A;连接U2相、V2相及W2相的3根相线圈47的缠绕结束端部彼此,从而制作构成为星形连接线圈的第二3相交流绕组46B。另外,相线圈47的缠绕结束侧为中性点引出线,缠绕起始侧为引线。
转子41被轴15轴支承于壳体(未图示)而旋转自如地配置,定子42固定于壳体并围绕转子41且与轴15同轴地配置,从而电机40构成为10极、12槽的内转子型3相电机。
第1逆变器模块50A是通过3个二合一逆变器单元5等角间距地安装在电路基板6的一面上的同心圆上而构成的。而且,第1逆变器模块50A以外径与定子42大致相等的方式制作,并以二合一逆变器单元5的径向位置与定子42中的相线圈47的径向位置大致相同的方式构成。而且,第1逆变器模块50A固定于壳体(未图示),并使各个二合一逆变器单元5与U1相、V1相及W1相的相线圈47分别在轴方向相对、接近定子42且与轴15同轴地配置在定子42的轴方向另一端侧。此外,第1正极供电板2a和第1负极供电板3a接近第1逆变器模块50A,并与轴15同轴地配置在第1逆变器模块50A的轴方向另一端侧。
第2逆变器模块50B是通过3个二合一逆变器单元5等角间距地安装在电路基板6的一面上的同心圆上而构成的。而且,第2逆变器模块50B以外径与定子42大致相等的方式制作,并以二合一逆变器单元5的径向位置与定子42中的相线圈47的径向位置大致相同的方式构成。而且,第2逆变器模块50B固定于壳体(未图示),并使各个二合一逆变器单元5与U2相、V2相及W2相的相线圈47分别在轴方向相对、接近定子42且与轴15同轴地配置在定子42的轴方向一端侧。此外,第2正极供电板2b和第2负极供电板3b接近第2逆变器模块50B,并与轴15同轴地配置在第2逆变器模块50B的轴方向一端侧。
第1逆变器模块50A和第2逆变器模块50B中的二合一逆变器单元5如图9所示那样,相互错开60度而等角间距地在周方向上排列。
这样构成的逆变器一体型驱动模块1B如图10所示,第1正极供电板2a和第1负极供电板3a经由配线31a与外部的电源30a相连,3个二合一逆变器单元5的正极输入端子10与第1正极供电板2a相连,负极输入端子11与第1负极供电板3a相连。此外,3个二合一逆变器单元5的各个交流输出端子12与3根相线圈47的各个缠绕起始端部相连。此外,第1平滑电容器32a与第1逆变器模块50A的输入侧并联连接。
此外,第2正极供电板2b和第2负极供电板3b经由配线31b与外部的电源30b相连,3个二合一逆变器单元5的正极输入端子10与第2正极供电板2b相连,负极输入端子11与第2负极供电板3b相连。此外,3个二合一逆变器单元5的各个交流输出端子12与3根相线圈47的各个缠绕起始端部相连。此外,第2平滑电容器32b与第2逆变器模块50B的输入侧并联连接。
在这样构成的逆变器一体型驱动模块1B中,构成第1及第2逆变器模块50A、50B的6个逆变器单元5的上臂开关元件7及下臂开关元件8的接通/断开由控制装置33来控制,将从电源30a、30b供给的直流电转换为交流电,并被供给至定子线圈46。由此,在定子42上产生旋转磁场。通过该定子42的旋转磁场和永磁铁19产生的磁场的相互作用,产生旋转力,驱动转子41旋转。
根据该实施方式4,使各个二合一逆变器单元5与各个相线圈47在轴方向上相对,使第1及第2逆变器模块50A、50B接近电机40的轴方向两端地配置,并对构成定子线圈46的2个3相交流绕组分别供给电力,由此,能够缩短连接二合一逆变器单元5和定子线圈46的配线长度。因此,能够降低连接二合一逆变器单元5和定子线圈46的配线引起的铜损。
此外,第1及第2逆变器模块50A、50B分别将3个二合一逆变器单元5等角间距地排列在同心圆上,因此,与上述实施方式1相比,发热部在周方向上进一步分散,发热密度进一步变小。因此,二合一逆变器单元5处的发热能够有效地散热,抑制了过度的温度上升。
此外,由第1正极供电板2a和第1负极供电板3a构成的第1平行平板电极接近第1逆变器模块50A地配置,由第2正极供电板2b和第2负极供电板3b构成的第2平行平板电极接近第2逆变器模块50B地配置,因此,第1及第2平行平板电极与第1及第2逆变器模块50A、50B之间的配线长度变短。因此,第1及第2逆变器模块50A、50B与电机40之间的电感变小,即使在高频驱动时,也能够在电流的相位无延迟的情况下对电机40通电。
另外,在上述实施方式4中,是从2个电源独立地对第1及第2逆变器模块分别供给电力,但也可以从1个电源对第1及第2逆变器模块分别供给电力。
此外,在上述实施方式4中,定子线圈的2个3相交流绕组分别构成为将3个相线圈星形连接(交流接线)而形成的星形连接线圈,但定子线圈的2个3相交流绕组也可以分别构成为将3个相线圈三角形连接(交流接线)而形成的环状连接线圈。在此情况下,无中性点接线,因此,第1及第2逆变器模块与电机之间的连接/断开容易。因此,在第1及第2逆变器模块、电机发生了故障的情况下,能够简单地更换第1及第2逆变器模块、电机。
此外,在上述实施方式4中,采用10极12槽的内转子型3相电机,但电机并不限于10极12槽的内转子型3相电机,是极数为10N、槽数为12N或者极数为14N、槽数为12N(其中,N为正整数)的内转子型3相电机即可。
此处,对配置在12N槽、(12±2)N极的内转子型3相电机的轴方向两侧的第1及第2逆变器模块中的逆变器单元的配置进行说明。
将导线连续且集中缠绕地卷绕在连续的2根齿部而构成相线圈。由此,相线圈按照U1相、V2相、W1相、U2相、V1相、W2相的顺序反复N次而在周方向上排列。而且,通过U1相、V1相及W1相的3N根相线圈构成第一3相交流绕组,通过U2相、V2相及W2相的3N根相线圈构成第二3相交流绕组。
此处,在串联连接了同相的N根相线圈的情况下,与上述实施方式4同样,第1及第2逆变器模块各自的3个二合一逆变器单元以120度的间距在周方向上排列。而且,第1逆变器模块和第2逆变器模块中的二合一逆变器单元相互错开60度。在此情况下,二合一逆变器单元的个数为6个,构成第一及第二3相交流绕组时的同一相内的相线圈彼此的接线数量为(N-1)个。
此外,在并联连接了各相的N根相线圈的情况下,使二合一逆变器单元在轴方向上与各相线圈相对地配置,在同一时机对同相的相线圈供给电力。因此,第1及第2逆变器模块各自的3N个二合一逆变器单元以(360/3N)度的间距在周方向上排列。而且,第1逆变器模块和第2逆变器模块中的二合一逆变器单元相互错开(60/N)度。在此情况下,二合一逆变器单元的个数为6N个,构成第一及第二3相交流绕组时的同一相内的相线圈彼此的接线数量为零。
另外,在将导线集中缠绕地卷绕在1根齿部而构成相线圈的比较例中,相线圈按照U1相、V2相、W1相、U2相、V1相、W2的顺序反复2N次而在周方向上排列。而且,通过U1相、V1相及W1相的6N根相线圈构成第一3相交流绕组,通过U2相、V2相及W2相的6N根相线圈构成第二3相交流绕组。
在该比较例中,在串联连接了同相的2N根相线圈的情况下,第1及第2逆变器模块各自的3个二合一逆变器单元以120度的间距在周方向上排列。而且,第1逆变器模块和第2逆变器模块中的二合一逆变器单元相互错开60度。在此情况下,二合一逆变器单元的个数为6个,而构成第一及第二3相交流绕组时的同一相内的相线圈彼此的接线数量为(2N-1)个。这样,本申请相对于比较例,能够大幅降低相线圈彼此的接线数量。
此外,在该比较例中,在并联连接了同相的2N根相线圈的情况下,第1及第2逆变器模块各自的二合一逆变器单元在轴方向上与各相线圈相对地配置,在同一时机对同相的相线圈供给电力。因此,第1及第2逆变器模块各自的6N个二合一逆变器单元以(360/6N)度的间距在周方向上排列。而且,第1逆变器模块和第2逆变器模块中的二合一逆变器单元相互错开(30/N)度。在此情况下,构成第一及第二3相交流绕组时的同一相内的相线圈彼此的接线数量为零,而二合一逆变器单元的个数为12N个。这样,本申请相对于比较例,能够大幅降低二合一逆变器单元的个数。
接下来,对12N槽、(12±2)N极的内转子型3相电机中的定子线圈的绕组结构进行说明。
将导线连续且集中缠绕地卷绕在连续的2根齿部而构成相线圈。由此,相线圈按照U1相、V2相、W1相、U2相、V1相、W2相的顺序反复N次而在周方向上排列。而且,分别形成将U1相、V1相及W1相的3根相线圈的缠绕结束端部连接而制成的N根3相交流绕组、和将U2相、V2相及W2相的3根相线圈的缠绕结束端部连接而制成的N根3相交流绕组。由此,定子线圈通过2N根3相交流绕组构成。而且,2N根3相交流绕组的中性点并未相互电连接。即,2N根3相交流绕组的中性点彼此电分离。此外,二合一逆变器单元与6N根相线圈的各个缠绕起始端部相连。
此处,当分别设极数为a、槽数为b、a与b的最大公约数为c时,构成定子线圈的2N根3相交流绕组是以a/c极、b/c槽的单位将相线圈星形连接而制成的。即,为(12±2)N极、12N槽的3相电机,因此,各3相交流绕组是以(6±1)极6槽的单位将相线圈星形连接而制成的。
在各3相交流绕组的中性点相互电连接的情况下,可能会因相线圈的电阻的参差不齐、逆变器元件的特性的参差不齐等而在同相间产生循环电流。在本结构中,由于2N根3相交流绕组的中性点相互电分离,因此不会产生这样的循环电流。
在各3相交流绕组的中性点相互电连接的情况下,当由于接地故障、短路故障等而成为无法对1个3相交流绕组的相线圈通电的状态时,电机变得无法动作。在本结构中,由于2N根3相交流绕组的中性点相互电分离,因此,1个3相交流绕组的相线圈的不良情况不会影响到其他3相交流绕组的相线圈,电机能够动作。
在本结构中,磁通量以6槽的单位闭合,因此,能够将以6槽的单位制作的2N(=12N/6)个分割定子连结而组装定子,电机的制作容易。例如,能够通过如下三种方法制造定子。
在第1制造方法中,首先,层压规定张例如由磁性钢板冲裁出的铁心片,制作将环状的定子铁心2N等分而形成的形状的分割定子铁心。接着,在分割定子铁心的连续的2根齿部各自上卷绕安装相线圈而制作2N个分割定子。接着,连结2N个分割定子的分割定子铁心而制作环状的定子铁心。而且,用圆环状的接线板,连接相线圈的中性点,从而制作定子。
在第2制造方法中,首先,层压规定张例如由磁性钢板冲裁出的铁心片,制作将长方体的定子铁心2N等分而形成的形状的分割定子铁心。接着,在分割定子铁心的连续的2根齿部各自上卷绕安装相线圈而制作2N个分割定子。接着,连结2N个分割定子的分割定子铁心而制作长方体的定子铁心。接着,将长方体的定子铁心弯曲成环状,并使顶端部对接地焊接,从而制作环状的定子铁心。而且,用圆环状的接线板,连接相线圈的中性点,制作定子。另外,长方体的定子铁心是通过从用包括轴心的平面切割了的部位将环状的定子铁心切割、展开并伸展为一平面而形成的。
在第3制造方法中,首先,层压规定张例如由磁性钢板冲裁出的铁心片,制作将环状的定子铁心2N等分而形成的形状的分割定子铁心。接着,在分割定子铁心的连续的2根齿部各自上卷绕安装相线圈而制作2N个分割定子。接着,用以与6槽量相对应的方式制作的圆弧形的分割接线板,连接分割定子的相线圈的中性点。而且,连结相线圈的中性点被连接的2N个分割定子的分割定子铁心,从而制作环状的定子。
在本结构中,电路以6槽的单位闭合,因此,如第3制造方法所说明的那样,能够用以与6槽量相对应的方式制作的2N(=12N/6)个圆弧形的分割接线板,将卷绕安装在分割定子铁心的相线圈连接。因此,与用1张圆环状的接线板的情况相比,增大了基板的材料利用效率。
另外,在第1及第2制造方法中,制作了环状的定子铁心后,用圆环状的接线板连接相线圈,但也可以代替圆环状的接线板而用分割接线板连接相线圈。
接下来,用图11对第3制造方法具体进行说明。图11是对应用于本发明的逆变器一体型驱动模块的24槽20极的3相电机的定子的制造方法进行说明的立体图。
首先,如图11(a)所示,层压规定张由磁性钢板冲裁出的铁心片,制作分割定子铁心72。该分割定子铁心72是通过将具有24个齿部73的圆环状的定子铁心71在周方向上分成4等分而成的圆弧状的形状。接着,将相线圈47安装在分割定子铁心72的各齿部73。相线圈47是通过将1根导线沿一方向卷绕规定圈而制作第1卷绕部47a、接着沿另一方向卷绕规定圈而制作第2卷绕部47b而构成的集中缠绕线圈。而且,第1卷绕部47a和第2卷绕部47b安装在相邻的齿部73各自上。另外,相线圈47的缠绕起始端部从第1卷绕部47a延伸出而构成引线48,缠绕结束端部从第2卷绕部47b延伸出而构成中性点引出线49。
接着,从内径侧按压各齿部73的顶端,使齿部73的顶端以向周方向两侧延伸出的方式塑性变形,如图11(b)所示,制作分割定子70A。由此,突缘部74从齿部73的顶端朝周方向两侧延伸,阻止相线圈47的第1卷绕部47a及第2卷绕部47b从齿部73脱落。此外,分割定子70A具有圆弧形状的分割定子铁心72和卷绕安装在彼此相邻的2个齿部73的U相、V相、W相的相线圈47。
接着,如图11(b)所示,用分割接线板75连接U相、V相、W相的相线圈47的中性点引出线49,形成1根3相交流绕组。分割接线板75具有将圆环状的接线板在周方向上分成4等分而成的圆弧形的形状,通过在绝缘性基板形成与中性点引出线49对应的3个通孔76和电连接通孔76的配线77而构成。而且,U相、V相、W相的相线圈47的中性点引出线49插入通孔76,并焊锡接合于配线77。由此,卷绕安装在分割定子铁心72的3相的相线圈47被星形连接,构成了3相交流绕组。
接着,使分割定子铁心72的端面彼此抵接并通过焊接等进行接合,连结4个分割定子铁心72并使其一体化,从而制作圆环状的定子铁心71。由此,如图11(c)所示,制作3相交流绕组卷绕安装在各分割定子铁心72而形成的定子70。
此处,各3相交流绕组构成为将相线圈星形连接而形成的星形连接线圈,但各3相交流绕组也可以构成为将相线圈三角形连接而形成的环状连接线圈。在此情况下,即使1个3相交流绕组因接地故障、短路故障等而发生故障,电机也能够动作。
此外,在卷绕在各齿的线圈间存在电阻差的情况下、或者各逆变器的通电时机有偏差的情况下,当并联连接同相的线圈时,同相的线圈间会产生循环电流,铜损变大,但在中性点相互电分离的情况下,不会发生该情况。
此外,虽然各3相交流绕组的中性点相互电分离,但也可以电连接各3相交流绕组的中性点。在此情况下,磁通量以6槽的单位闭合,因此,电机的制作容易。
此外,虽然对12N槽、(12±2)N极的内转子型3相电机进行了说明,但本结构也能够应用于12N槽、(12±2)N极的外转子型3相电机。
此外,在转子和逆变器模块之间具有轴承的电机中,存在轴承保持部件。通常,在具有分割接线板的情况下,电机的轴长变长,但通过将分割接线板的一部分或全部埋入轴承保持部件,无需截断轴承保持部件就能够抑制轴长的增加。
实施方式5.
图12是对应用于本发明实施方式5的逆变器一体型驱动模块的电机的结构进行说明的示意图。
在图12中,电机60具备:转子61,其例如通过层压铁等磁性钢板而制成圆柱状,并固定于穿插于其轴心位置的轴15;固定于转子61的外周面的永磁铁19;定子62,其具有圆环状的定子铁心63和定子线圈66,所述定子铁心63具有制成圆筒状的定子轭部64、及分别从定子轭部64的内周面朝径向内方突出设置并等角间距地在周方向上排列的齿部65,所述定子线圈66卷绕在齿部65。
16个永磁铁19以N极和S极交替排列的方式等角间距地在周方向上排列,并固定于转子61的外周面。
定子铁心63例如是通过层压磁性钢板而制作的,18根齿部65突出设置在定子轭部64的内周面。而且,定子线圈66由6根相线圈67构成。各相线圈67构成为,将1根导线在一个齿部65卷绕规定圈,接着在周方向上邻接的下一个齿部65上反向卷绕规定圈,接下来在周方向上邻接的下一个齿部65上反向卷绕规定圈。即,各相线圈67是通过将1根导线连续地卷绕在周方向上邻接的3根齿部65而构成的集中缠绕线圈。因此,6根相线圈67按照U1相、V2相、W1相、U2相、V1相、W2相的顺序在周方向上排列并卷绕安装于定子铁心63。
而且,虽未图示,但连接U1相、V1相及W1相的3根相线圈67的缠绕结束端部彼此,从而制作构成为星形连接线圈的第一3相交流绕组,连接U2相、V2相及W2相的3根相线圈67的缠绕结束端部彼此,从而制作构成为星形连接线圈的第二3相交流绕组。
转子61被轴15轴支承于壳体(未图示)而旋转自如地配置,定子62固定于壳体并围绕转子61且与轴15同轴地配置,从而电机60构成为16极、18槽的内转子型3相电机。
该实施方式5的逆变器一体型驱动模块除了代替电机40采用了电机60这一点之外,与上述实施方式4同样地构成。
因此,第1正极供电板2a和第1负极供电板3a经由配线31a与外部的电源30a相连,3个二合一逆变器单元5的正极输入端子10与第1正极供电板2a相连,负极输入端子11与第1负极供电板3a相连。此外,3个二合一逆变器单元5的各个交流输出端子12与3根相线圈67的各个缠绕起始端部相连。此外,第1平滑电容器32a与第1逆变器模块50A的输入侧并联连接。
此外,第2正极供电板2b和第2负极供电板3b经由配线31b与外部的电源30b相连,3个二合一逆变器单元5的正极输入端子10与第2正极供电板2b相连,负极输入端子11与第2负极供电板3b相连。此外,3个二合一逆变器单元5的各个交流输出端子12与3根相线圈67的各个缠绕起始端部相连。此外,第2平滑电容器32b与第2逆变器模块50B的输入侧并联连接。
因此,在该实施方式5中也能够起到与上述实施方式4同样的效果。
另外,在上述实施方式5中,是从2个电源独立地对第1及第2逆变器模块分别供给电力,但也可以从1个电源对第1及第2逆变器模块分别供给电力。
此外,在上述实施方式5中,定子线圈的2个3相交流绕组分别构成为将3个相线圈星形连接(交流接线)而形成的星形连接线圈,但定子线圈的2个3相交流绕组也可以分别构成为将3个相线圈三角形连接(交流接线)而形成的环状连接线圈。在此情况下,无中性点接线,因此,第1及第2逆变器模块与电机之间的连接/断开容易。因此,在第1及第2逆变器模块、电机发生了故障的情况下,能够简单地更换第1及第2逆变器模块、电机。
此外,在上述实施方式5中,采用16极18槽的内转子型3相电机,但电机并不限于16极18槽的内转子型3相电机,是极数为16N、槽数为18N或者极数为20N、槽数为18N(其中,N为正整数)的内转子型3相电机即可。
此处,对配置在18N槽、(18±2)N极的内转子型3相电机的轴方向两侧的第1及第2逆变器模块中的逆变器单元的配置进行说明。
将导线连续且集中缠绕地卷绕在连续的3根齿部而构成相线圈。相线圈按照U1相、V2相、W1相、U2相、V1相、W2相的顺序反复N次而在周方向上排列。而且,通过U1相、V1相及W1相的3N根相线圈构成第一3相交流绕组,通过U2相、V2相及W2相的3N根相线圈构成第二3相交流绕组。
此处,在串联连接了同相的N根相线圈的情况下,与上述实施方式5同样,第1及第2逆变器模块各自的3个二合一逆变器单元以120度的间距在周方向上排列。而且,第1逆变器模块和第2逆变器模块中的二合一逆变器单元相互错开60度。在此情况下,二合一逆变器单元的个数为6个,构成第一及第二3相交流绕组时的同一相内的相线圈彼此的接线数量为(N-1)个。
此外,在并联连接了各相的N根相线圈的情况下,使二合一逆变器单元在轴方向上与各相线圈相对地配置,在同一时机对同相的相线圈供给电力。因此,第1及第2逆变器模块各自的3N个二合一逆变器单元以(360/3N)度的间距在周方向上排列。而且,第1逆变器模块和第2逆变器模块中的二合一逆变器单元相互错开(60/N)度。在此情况下,二合一逆变器单元的个数为6N个,构成第一及第二3相交流绕组时的同一相内的相线圈彼此的接线数量为零。
另外,在将导线集中缠绕地卷绕在1根齿部而构成相线圈的比较例中,相线圈按照U1相、V2相、W1相、U2相、V1相、W2相的顺序反复3N次而在周方向上排列。而且,通过U1相、V1相及W1相的9N根相线圈构成第一3相交流绕组,通过U2相、V2相及W2相的9N根相线圈构成第二3相交流绕组。
在该比较例中,在串联连接了同相的3N根相线圈的情况下,第1及第2逆变器模块各自的3个二合一逆变器单元以120度的间距在周方向上排列。而且,第1逆变器模块和第2逆变器模块中的二合一逆变器单元相互错开60度。在此情况下,二合一逆变器单元的个数为6个,而构成第一及第二3相交流绕组时的同一相内的相线圈彼此的接线数量为(3N-1)个。这样,本申请相对于比较例,能够大幅降低相线圈彼此的接线数量。
此外,在该比较例中,在并联连接了同相的3N根相线圈的情况下,第1及第2逆变器模块各自的二合一逆变器单元在轴方向上与各相线圈相对地配置,在同一时机对同相的相线圈供给电力。因此,第1及第2逆变器模块各自的9N个二合一逆变器单元以(360/9N)度的间距在周方向上排列。而且,第1逆变器模块和第2逆变器模块中的二合一逆变器单元相互错开(20/N)度。在此情况下,构成第一及第二3相交流绕组时的同一相内的相线圈彼此的接线数量为零,而二合一逆变器单元的个数为18N个。这样,本申请相对于比较例,能够大幅降低二合一逆变器单元的个数。
接下来,对18N槽、(18±2)N极的内转子型3相电机中的定子线圈的绕组结构进行说明。
将导线连续且集中缠绕地卷绕在连续的3根齿部而构成相线圈。由此,相线圈按照U1相、V2相、W1相、U2相、V1相、W2相的顺序反复N次而在周方向上排列。而且,分别形成将U1相、V1相及W1相的3根相线圈的缠绕结束端部连接而制成的N根3相交流绕组、和将U2相、V2相及W2相的3根相线圈的缠绕结束端部连接而制成的N根3相交流绕组。由此,定子线圈通过2N根3相交流绕组构成。而且,2N根3相交流绕组的中性点并未相互电连接。即,2N根3相交流绕组的中性点彼此电分离。此外,二合一逆变器单元与6N根相线圈的各个缠绕起始端部相连。
此处,当分别设极数为a、槽数为b、a与b的最大公约数为c时,构成定子线圈的2N根3相交流绕组是以a/c极、b/c槽的单位将相线圈星形连接而制成的。即,在该例中,为(18±2)N极、18N槽的3相电机,因此,各3相交流绕组是以(9±1)极9槽的单位将相线圈星形连接而制成的。
在3相交流绕组的中性点相互电连接的情况下,可能会因相线圈的电阻的参差不齐、逆变器元件的特性的参差不齐等而在同相间产生循环电流。在本结构中,由于2N根3相交流绕组的中性点相互电分离,因此不会产生这样的循环电流。
在3相交流绕组的中性点相互电连接的情况下,当由于接地故障、短路故障等而成为无法对1个3相交流绕组的相线圈通电的状态时,电机变得无法动作。在本结构中,由于2N根3相交流绕组的中性点相互电分离,因此,1个3相交流绕组的相线圈的不良情况不会影响到其他3相交流绕组的相线圈,电机能够动作。
在本结构中,磁通量以9槽的单位闭合,因此,能够将以9槽的单位制作的2N(=18N/9)个分割定子连结而组装定子,电机的制作容易。例如,能够通过如下三种方法制造定子。
在第1制造方法中,首先,层压规定张例如由磁性钢板冲裁出的铁心片,制作将环状的定子铁心2N等分而形成的形状的分割定子铁心。接着,在分割定子铁心的连续的3根齿部各自上卷绕安装相线圈而制作2N个分割定子。接着,连结2N个分割定子的分割定子铁心而制作环状的定子铁心,用圆环状的接线板连接相线圈的中性点,从而制作定子。
在第2制造方法中,首先,层压规定张例如由磁性钢板冲裁出的铁心片,制作将长方体的定子铁心2N等分而形成的形状的分割定子铁心。接着,在分割定子铁心的连续的3根齿部各自上卷绕安装相线圈而制作2N个分割定子。接着,连结2N个分割定子的分割定子铁心而制作长方体的定子铁心。接着,将长方体的定子铁心弯曲成环状,并使顶端部对接地焊接,从而制作环状的定子铁心,用圆环状的接线板连接相线圈的中性点,制作定子。另外,长方体的定子铁心是通过从用包括轴心的平面切割了的部位将环状的定子铁心切割、展开并伸展为一平面而形成的。
在第3制造方法中,首先,层压规定张例如由磁性钢板冲裁出的铁心片,制作将环状的定子铁心2N等分而形成的形状的分割定子铁心。接着,在分割定子铁心的连续的3根齿部各自上卷绕安装相线圈而制作2N个分割定子。接着,用以与9槽量相对应的方式制作的圆弧形的分割接线板,连接分割定子的相线圈的中性点。而且,连结相线圈的中性点被连接的2N个分割定子的分割定子铁心,从而制作环状的定子。
在本结构中,电路以9槽的单位闭合,因此,如第3制造方法所说明的那样,能够用以与9槽量相对应的方式制作的2N(=18N/9)个圆弧形的分割接线板,将卷绕安装在分割定子的相线圈连接。因此,与用1张圆环状的接线板的情况相比,增大了基板的材料利用效率。
另外,在第1及第2制造方法中,制作了环状的定子铁心后,用圆环状的接线板连接相线圈,但也可以代替圆环状的接线板而用分割接线板连接相线圈。
此处,各3相交流绕组构成为将相线圈星形连接而形成的星形连接线圈,但各3相交流绕组也可以构成为将相线圈三角形连接而形成的环状连接线圈。在此情况下,即使1个3相交流绕组因接地故障、短路故障等而发生故障,电机也能够动作。
此外,在卷绕在各齿的线圈间存在电阻差的情况下、或者各逆变器的通电时机有偏差的情况下,当并联连接同相的线圈时,同相的线圈间产生循环电流,铜损变大,但在中性点相互电分离的情况下,不会发生该情况。
此外,虽然各3相交流绕组的中性点相互电分离,但也可以电连接各3相交流绕组的中性点。在此情况下,磁通量以9槽的单位闭合,因此,电机的制作容易。
此外,虽然对18N槽、(18±2)N极的内转子型3相电机进行了说明,但本结构也能够应用于18N槽、(18±2)N极的外转子型3相电机。
此外,在转子和逆变器模块之间具有轴承的电机中,存在轴承保持部件。通常,在具有分割接线板的情况下,电机的轴长变长,但通过将分割接线板的一部分或全部埋入轴承保持部件,无需截断轴承保持部件就能够抑制轴长的增加。
另外,在上述各实施方式中,逆变器单元是通过将上臂开关元件和下臂开关元件串联连接而构成的,但也可以在上臂开关元件和下臂开关元件的各自上并联连接对作为电感负载的电机供给返回电流的二极管。
此外,在上述各实施方式中,逆变器单元由1个上臂开关元件和1个下臂开关元件构成,但逆变器单元也可以由并联连接的多个上臂开关元件和并联连接的多个下臂开关元件构成。
Claims (10)
1.一种逆变器一体型驱动模块,所述逆变器一体型驱动模块具备:
电机,该电机由定子及转子构成,所述定子是通过由M相的相线圈构成的定子线圈卷绕安装于圆环状的定子铁心而构成的,其中,M为3以上的整数,所述转子具有N极和S极在周方向上交替排列的磁极;和
逆变器模块,该逆变器模块具有多个逆变器单元,所述多个逆变器单元分别具备:正极侧输入端子;负极侧输入端子;正极侧与该正极侧输入端子连接的上臂开关元件;负极侧与该负极侧输入端子连接的下臂开关元件;及与该上臂开关元件的负极侧和下臂开关元件的正极侧相连的交流输出端子;
所述逆变器一体型驱动模块的特征在于,
所述M相的相线圈分别构成为将导线连续且集中缠绕地卷绕于在周方向上连续的L根齿部而形成的集中缠绕线圈,其中,L为2以上的整数;
所述逆变器模块以所述多个逆变器单元分别与所述M相的相线圈在轴方向上相对的方式接近所述电机地配置;
对所述多个逆变器单元供给电力的平行平板电极由与所述正极侧输入端子连接的圆环状的正极供电板和与所述负极侧输入端子连接的圆环状的负极供电板构成,在所述逆变器模块的与所述电机相反的一侧和该逆变器模块在轴方向上相对且接近地配设;
平滑电容器并联连接在所述逆变器模块的输入侧;
所述电机和所述逆变器模块通过所述多个逆变器单元的各自的所述交流输出端子与在轴方向上和该逆变器单元相对的所述相线圈的引线相连而电连接。
2.如权利要求1所述的逆变器一体型驱动模块,其特征在于,
所述逆变器模块配置在所述电机的轴方向一侧,
所述定子线圈通过使所述M相的相线圈的一端在所述定子的轴方向另一侧延伸出并相互连接而构成为星形连接线圈,使该M相的相线圈的另一端在所述定子的轴方向一侧延伸出而构成所述引线。
3.如权利要求1所述的逆变器一体型驱动模块,其特征在于,
所述定子线圈通过使所述相线圈的一端与其他所述相线圈的另一端连接而构成为将所述M相的相线圈连结为环状的环状连接线圈,所述相线圈的一端和其他所述相线圈的另一端之间的接线部构成所述引线。
4.如权利要求2或3所述的逆变器一体型驱动模块,其特征在于,
所述电机为12N槽、(12±2)N极的3相电机,其中,N为1以上的整数;
所述M相的相线圈由分别将导线连续且集中缠绕地卷绕于在周方向上连续的2根齿部而制成的6N根集中缠绕线圈所构成;
所述定子线圈由通过以(6±1)极6槽的单位对所述集中缠绕线圈交流连接而制成的多个3相交流绕组所构成。
5.如权利要求2或3所述的逆变器一体型驱动模块,其特征在于,
所述电机为18N槽、(18±2)N极的3相电机,其中,N为1以上的整数;
所述M相的相线圈由分别将导线连续且集中缠绕地卷绕于在周方向上连续的3根齿部而制成的6N根集中缠绕线圈所构成;
所述定子线圈由通过以(9±1)极9槽的单位对所述集中缠绕线圈交流连接而制成的多个3相交流绕组所构成。
6.如权利要求1所述的逆变器一体型驱动模块,其特征在于,
所述电机为12N槽、(12±2)N极的内转子型3相电机,其中,N为1以上的整数;
所述M相的相线圈由分别将导线连续且集中缠绕地卷绕于在周方向上连续的2根齿部而制成的6N根集中缠绕线圈所构成;
所述定子线圈由第一3相交流绕组和第二3相交流绕组构成,所述第一3相交流绕组是通过将并联连接同一相的N根所述集中缠绕线圈的3组第1相线圈组交流连接而制成的,所述第二3相交流绕组是通过将并联连接同一相的N根所述集中缠绕线圈的3组第2相线圈组交流连接而制成的;
所述逆变器模块由第1逆变器模块和第2逆变器模块构成,所述第1逆变器模块具有3N个所述逆变器单元,以该逆变器单元与构成所述3组第1相线圈组的各个所述集中缠绕线圈在轴方向上相对的方式配置于所述电机的轴方向一侧,该逆变器单元的所述交流输出端子与在轴方向上相对的所述集中缠绕线圈连接;所述第2逆变器模块具有3N个所述逆变器单元,以该逆变器单元与构成所述3组第2相线圈组的各个所述集中缠绕线圈在轴方向上相对的方式配置于所述电机的轴方向另一侧,该逆变器单元的所述交流输出端子与在轴方向上相对的所述集中缠绕线圈连接;
所述平行平板电极由第1平行平板电极和第2平行平板电极构成,所述第1平行平板电极在所述第1逆变器模块的与所述电机相反的一侧,与该第1逆变器模块在轴方向上相对且接近地配置,对该第1逆变器模块的所述3N个逆变器单元供给电力;所述第2平行平板电极在所述第2逆变器模块的与所述电机相反的一侧,与该第2逆变器模块在轴方向上相对且接近地配置,对该第2逆变器模块的所述3N个逆变器单元供给电力;
所述平滑电容器具备:与所述第1逆变器模块的输入侧并联连接的第1平滑电容器;和与所述第2逆变器模块的输入侧并联连接的第2平滑电容器。
7.如权利要求1所述的逆变器一体型驱动模块,其特征在于,
所述电机为18N槽、(18±2)N极的内转子型3相电机,其中,N为1以上的整数;
所述M相的相线圈由分别将导线连续且集中缠绕地卷绕于在周方向上连续的3根齿部而制成的6N根集中缠绕线圈所构成;
所述定子线圈由第一3相交流绕组和第二3相交流绕组构成,所述第一3相交流绕组是通过将并联连接同一相的N根所述集中缠绕线圈的3组第1相线圈组交流连接而制成的,所述第二3相交流绕组是通过将并联连接同一相的N根所述集中缠绕线圈的3组第2相线圈组交流连接而制成的;
所述逆变器模块由第1逆变器模块和第2逆变器模块构成,所述第1逆变器模块具有3N个所述逆变器单元,以该逆变器单元与构成所述3组第1相线圈组的各个所述集中缠绕线圈在轴方向上相对的方式配置在所述电机的轴方向一侧,该逆变器单元的所述交流输出端子与在轴方向上相对的所述集中缠绕线圈连接;所述第2逆变器模块具有3N个所述逆变器单元,以该逆变器单元与构成所述3组第2相线圈组的各个所述集中缠绕线圈在轴方向上相对的方式配置在所述电机的轴方向另一侧,该逆变器单元的所述交流输出端子与在轴方向上相对的所述集中缠绕线圈连接;
所述平行平板电极由第1平行平板电极和第2平行平板电极构成,所述第1平行平板电极在所述第1逆变器模块的与所述电机相反的一侧,与该第1逆变器模块在轴方向上相对且接近地配置,对该第1逆变器模块的所述3N个逆变器单元供给电力;所述第2平行平板电极在所述第2逆变器模块的与所述电机相反的一侧,与该第2逆变器模块在轴方向上相对且接近地配置,对该第2逆变器模块的所述3N个逆变器单元供给电力;
所述平滑电容器具备:与所述第1逆变器模块的输入侧并联连接的第1平滑电容器;和与所述第2逆变器模块的输入侧并联连接的第2平滑电容器。
8.如权利要求6或7所述的逆变器一体型驱动模块,其特征在于,
所述第1逆变器模块的3N个所述逆变器单元在同一圆周上等角间距地排列;所述第2逆变器模块的3N个所述逆变器单元相对于所述第1逆变器模块的所述逆变器单元,分别在周方向上偏移(60/N)度,并在同一圆周上等角间距地排列。
9.一种逆变器一体型驱动模块的制造方法,所述逆变器一体型驱动模块为权利要求1所述的逆变器一体型驱动模块,其特征在于,
所述逆变器一体型驱动模块的制造方法具有所述定子的制作工序:制作具有M×L个槽的分割定子铁心,将所述M相的相线圈卷绕安装于所述分割定子铁心,对各个所述分割定子铁心,用接线板连接卷绕安装于所述分割定子铁心的所述M相的相线圈的中性点引出线,然后,将所述分割定子铁心连结而使其一体化。
10.如权利要求9所述的逆变器一体型驱动模块的制造方法,其特征在于,
所述分割定子铁心被制成将所述定子铁心在周方向上分成{定子铁心的槽总数/(M×L)}等分而形成的圆弧形形状。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |