TWI548180B - Variable frequency motor device - Google Patents

Description

變頻電動機裝置

本發明係關於變頻電動機裝置，尤其係關於小型且長壽命的變頻電動機裝置。

變頻電動機裝置除了價格低、小型輕量、低轉矩漣波以外，亦被要求即使在振動多的環境下，亦具備有耐震性而為長壽命等者。

以可實現一部分該等要求的電動機而言，有下述揭示技術。

以第一揭示例而言，在專利文獻1(日本特開2000-175420號)中揭示一種在1台電動機具有2組三相定子繞組，將該2組三相定子繞組分別以2組變頻器裝置進行驅動的變頻電動機裝置。

以第二揭示例而言，在專利文獻2(日本專利公報2765764號公報)中揭示一種高轉矩、且可減低轉矩漣波的永久磁石電動機構造。在此係揭示一種以永久磁石旋轉子而言為8極、以固定子槽而言為36槽的電動機構造的所謂平均每極每相槽數為分數(無法以整數整除)的分數槽電動機構造。尤其，揭示出不同於一般所使用的整數槽的電動機，構成1極的繞組按每極而異的構成。

以第三揭示例而言，在專利文獻3(日本特開2009-195006號)中揭示一種生產性的提升或可提升槽內的繞組 佔積率等的電動機構造例。在此係揭示使用平角繞組，尤其連續捲繞同極間的連接而省略線圈間的連接作業的構成。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2000-175420號公報

[專利文獻2]日本專利第2765764號公報

[專利文獻3]日本特開2009-195006號公報

藉由上述專利文獻1，可使用一種未藉由一個較大的變頻器來驅動電動機的多相定子繞組，而使用複數台被分割的較小的變頻器，藉此較具通用性之生產性高的變頻器，且可減低成本。

在上述專利文獻2的分數槽電動機構成中，揭示出作為同相而相連接的複數定子繞組具有相對永久磁石磁極為分別不同的相位，藉此與以整數倍選擇平均每極每相槽數的永久磁石電動機相比較，可使轉矩漣波相對減低。

在上述專利文獻3的構成中，係揭示因使用平角線以致槽內的繞組佔積率提升、及因連續連接同極的線圈間以致省略連接作業，藉此可提升生產性及減少線圈端部所佔空間。

但是，關於對於線圈端部的小型化及長壽命化，上述任何揭示例亦未被考慮到，尤其可同時實現小型化及長壽命化的電動機的絕緣構成成為課題。

本發明之目的在提供對分數槽構成電動機的固定子繞組構成有效實施線圈端部的絕緣，具備有小型、長壽命的電動機的變頻電動機裝置。

本發明係一種變頻電動機裝置，其係具備有電動機、及複數三相變頻器的變頻電動機裝置，該電動機係具備有：將被捲裝在複數槽的三相定子繞組朝電動機的圓周方向排列配置複數組的定子、及在外周具有永久磁石的旋轉子，該複數三相變頻器係用以驅動前述複數三相定子繞組，其特徵為： 構成上述三相定子繞組的各相繞組係由複數圓形線材的裸線所構成，將被收納在複數槽的各組的定子繞組與相對應的三相變頻器直接連接，並且在複數定子繞組的繞組間的橫跨部，在接觸其他相的定子繞組的橫跨部係設置絕緣強度高的絕緣物，在除此之外的繞組間的橫跨部係設置絕緣強度低於上述絕緣物的絕緣物。

此外，本發明係一種變頻電動機裝置，其係具備有電動機、及複數三相變頻器的變頻電動機裝置，該電動機係具備有：將被捲裝在複數槽的三相定子繞組朝電動機的圓周方向排列配置複數組的定子、及在外周具有永久磁石的 旋轉子，該複數三相變頻器係用以驅動前述複數三相定子繞組，其特徵為：構成上述三相定子繞組的各相繞組係由複數圓形線材的裸線所構成，將被收納在複數槽的各組的定子繞組與相對應的三相變頻器直接連接，並且在複數定子繞組的繞組間的橫跨部，在被收納在複數槽間的定子繞組間的橫跨部係設置絕緣強度高的絕緣物，在被收納在相鄰槽間的定子繞組間的橫跨部係設置絕緣強度低於上述絕緣物的絕緣物。

此外，上述記載的變頻電動機裝置中，縮短同極間的定子繞組的橫跨部的長度，加長對其他極的定子繞組的橫跨部的長度為其特徵。

此外，上述記載的變頻電動機裝置中，將中性點的引出由槽的中心部引出為其特徵。

此外，上述記載的變頻電動機裝置中，多相定子繞組的組數為至少4組以上為其特徵。

藉由本發明，可省略一部分的複數定子繞組間的橫跨部的絕緣，藉此可提供線圈端部的小型化、長壽命的電動機。

此外，除了上述效果以外，可縮短同極間的橫跨部的長度，可使線圈端部小型化。此外，除了上述效果以外，繞線作業變得較為容易。

以下藉由圖示，說明本發明之實施例。在圖2中顯示根據本發明之一實施例之變頻電動機裝置的電動機剖面圖，在圖1中顯示其部分放大剖面圖。在圖3中顯示本發明之變頻電動機裝置之電動機的軸方向剖面圖。

在圖中，電動機1係由定子2及轉子3所構成。定子2係由：定子鐵心4、設置多數個在定子鐵心4的內周的槽4A(S1、S2、...)、及被收納在槽4A的定子繞組5(5A1...)所構成。此外，定子2係形成為藉由固定子銷11、端托架12而被固定在端板13的構成。

另一方面，轉子3係由：永久磁石6、轉子鐵心7、軸8、抑制永久磁石6的軸方向移動的轉子板9、支撐施加於永久磁石6的半徑方向的力的磁石保持構件10所構成。轉子3係以可透過軸承15來旋轉的方式被支持在端板13。此外，檢測轉子3的位置的位置檢測器的定子14A被固定在端板13，位置檢測器的轉子14B被固定在軸8的軸上，而構成位置檢測器14。在此係以解析器之例作為位置檢測器14來顯示。

以位置檢測器而言，不僅解析器，亦可能為編碼器。此外，位置檢測器並非設置在電動機內部，而是可設置在可檢測端板之外側、或轉子之旋轉位置的適當之處。

定子鐵心4係層積例如0.5mm厚的電磁鋼板所構成，呈如圖所示之外周形狀，由：固定子銷11用的孔、及收納定子繞組5的槽4A、構成轉子3的永久磁石6的磁 性電路的定子齒4B、外周部的定子鐵心底座4C所構成。此外，在外周部亦可視需要而將冷卻用的散熱片一體成型。定子鐵心4係層積構件，但是可視需要將其外周部進行熔接，來提升機械強度。此外，可藉由固定子銷11另外形成為一體。

轉子3係由永久磁石6與轉子鐵心7構成磁性電路，一般而言，永久磁石6係為了小型化而使用釹磁石。轉子鐵心7係藉由鐵(磁性體)的模製件等予以製作。在此係為了輕量化與冷卻，如圖所示，形成為具有內周圓筒部7A與外周圓筒部7B的二個圓筒部，且將其間以轉子肋片7C相連結的構成。因此，在轉子肋片7C間係形成為具備有通風孔7D的構成。藉此，可有效去除因在永久磁石6或轉子鐵心7內所發生的渦電流所造成的發熱。

在此係顯示定子鐵心4的槽數N為108，轉子3的極數P為24極之例。此外，電動機1的定子繞組5為三相繞組，每極每相槽數Nspp=N/P/M(在此M為相數)為3/2，為分數槽，而非整數。其中，定子2的槽數108與轉子的極數24係所謂槽數9與轉子的極數2的槽組合反覆12次的構造。作為構成之基本單位的槽數9與轉子的極數2的槽組合係與揭示例2相同。

上述，與將槽數除以極數與相數所得的值Nspp為整數的所謂整數槽相比較，分數槽的優點係以下列幾點較為優異。

(1)由於屬於一個相的各定子繞組相對於旋轉子的極 的相位分別不同，因此具有不太會降低相對基本波的繞組係數的值，而且可有效減小高諧波的影響的優點。此若在電動機中來說，可提供一種轉矩脈動少的電動機。此外，不需要採取用以降低轉矩脈動的歪斜(skew)等構造，可減少製作工時。此外，與整數槽且施加歪斜的電動機相比較，可增加轉矩。

(2)若將高諧波的影響形成為相同，可相對減少槽數。此由於1個槽的面積增加，因此可提升佔積率。此外，槽數的減少係可減少定子的繞組5與定子鐵心4的接觸面積，因此可減少變頻器運轉時由定子繞組5對定子鐵心4的洩漏電流，可加長所使用的絕緣材的壽命。此外，可減少定子繞組的線圈數，因此可減低製作工時，可形成為廉價的電動機。

尤其，若作為電動伺服壓機等驅動裝置來使用時，電動機在長期間使用，此外成為在變頻器的運轉等方面，分數槽的選擇極為重要。

在本實施例中，係選擇出定子2的槽數為108、轉子3的極數為24極。該定子2的槽數108與轉子的極數24係所謂槽數9與轉子的極數2的12次反覆構造。該12次反覆數係非常重要的選擇。例如，為相同構成且屬於相同相的電動機1的定子繞組5存在12組，因此可藉由改變所使用的變頻器的數量，來大幅改變對於1台變頻器所可連接的定子繞組的數量。

亦即，可進行：為以相同裸線、匝數所構成的定子繞 組，對於1台變頻器，將定子繞組串聯連接12組來使用(亦即全體使用1台變頻器)的選擇；或對於1台變頻器，將定子繞組串聯連接6組來使用(亦即全體使用2台變頻器)的選擇；或對於變頻器1台，將定子繞組串聯連接3組來使用(亦即全體使用4台變頻器)的選擇；或對於1台變頻器，將定子繞組串聯連接4組來使用(亦即全體使用3台變頻器)的選擇；或對於1台變頻器，將定子繞組串聯連接2組來使用(亦即全體使用6台變頻器)的選擇；或對於1台變頻器，將定子繞組連接1組來使用(亦即全體使用12台變頻器)的選擇等。上述中，藉由使用12台變頻器來與使用1台變頻器的情形相比較，可使其旋轉至12倍的速度。藉此，在相同構造的電動機中亦可選擇視用途而異的特性，可作為具有多種類的轉矩-速度特性的變頻電動機裝置來對應。

圖1、2、4、5係顯示若對於1台變頻器，將定子繞組5串聯連接2組(1組U相的定子繞組的線圈為9槽/3相，為3)來使用時，亦即全體使用6台變頻器之例。

使用6台變頻器係由於平均1台的定子繞組係成為佔有全體約60度的範圍的定子繞組，因此在內轉型的電動機中，係在繞線作業時，平均1台變頻器的定子繞組的量較少，可取得較大之所佔固定子內部的作業空間，繞線作業變得較為容易，因此具有可提升佔積率等優點。

若為習知例中所示2台變頻器的構成，由於與1台變頻器相連接的定子繞組佔有180度的範圍，因此繞線作業 時的定子繞組的量會增加。藉此，定子內部的作業空間相對變少，繞線變得難以進行。藉此，電動機的佔積率會降低，而降低電動機效率。變頻器4台以上的構成相對於習知例，在作業性、電動機特性方面較為有效。

以下說明本實施例之繞組構成法。在圖1、圖2中，對收納定子繞組5的槽4A依序編號。在圖4中係顯示本實施例的電動機(圖1、圖2中所示)的定子鐵心4、與定子繞組5的圓周方向的展開圖及其結線圖。

在此係顯示可構成二組之三相星形結線的範圍。定子繞組5的線圈數係與槽數相同，為108。在1個定子繞組的線圈5A中，將作為槽的外周部的定子繞組的導體5B稱為B，將作為槽的內周部的定子繞組的導體5B稱為A。在此，一個定子繞組的導體5B係形成為藉由達及數十條的複數圓形線材的漆包線(例如Φ1的AIW)所構成者。此外，定子繞組的線圈5A係形成為具有被配置在複數組的槽的內外周的定子繞組的導體5B，亦即具有複數匝的捲繞數者。

在圖5中係顯示本實施例之屬於電動機的W1相的定子繞組5的構成。將108個定子繞組5以6台三相變頻器進行驅動，因此平均1相的定子繞組5的線圈數成為6。

關於2極9槽的所謂平均每極、每相槽數為分數的分數槽的繞組構成，係已記述於例如執行岩根著的「電氣機械設計論」，在2極9槽構成中，與相鄰槽所收納的定子繞組5的電性相位差係成為180×2極/9槽而為40度。因 此，在具有被配置在槽S1至槽S18的外周側的導體的18組定子繞組5之中，進入至分別相位最為接近的電角度60度(在三相電動機的相帶中亦包含逆相)之中的定子繞組5，例如被配置在關於W相((S1、S2、S6)、(S10、S11、S15))的槽4A的外周部的定子繞組的線圈5A係成組。

此外，以例如槽S1的外周部亦即定子繞組的導體5B(S1B)應形成1匝定子繞組的線圈5A的槽的內周部亦即定子繞組的導體5B而言，選擇槽間隔以電角度最接近180度的槽S5(電角度為160度)、或槽S6(電角度為200度)的定子繞組5的導體5B。電性相位差係相對於屬於逆相的180度，雙方均有各20度的間隔，為相同。但是，如圖所示被選擇可縮短定子繞組5的線圈端部的槽S5的內周部亦即定子繞組的導體5B(S5A)(一般而言被稱為短節距繞組)。

因此，以依序為S2的外周部亦即定子繞組的導體5B(S2B)應形成1匝定子繞組的線圈5A的槽的內周部亦即定子繞組的導體5B而言，如圖所示被選擇槽S6的內周部亦即定子繞組的導體5B(S6A)，以依序為S3的外周部亦即定子繞組的導體5B(S3B)應形成1匝的槽的內周部亦即定子繞組的導體5B而言，如圖所示被選擇槽S7的內周部亦即定子繞組的導體5B(S7A)。

因此，屬於一個變頻器的W相的定子繞組5係如圖1、2、4、5所示，由槽S1的外周的定子繞組的導體5B被連接至槽S5的內周的定子繞組的導體5B(定子繞組的線 圈5A1)，另外由槽S2的外周的定子繞組的導體5B被連接至槽S6的內周的定子繞組的導體5B(定子繞組的線圈5A2)，由槽S10的內周的定子繞組的導體5B被連接至槽S6的外周的定子繞組的導體5B(定子繞組的線圈5A3)。

此外，由槽S10的外周的定子繞組的導體5B連接至槽S14的內周的定子繞組的導體5B(定子繞組的線圈5A4)，另外由槽S11的外周的定子繞組的導體5B連接至槽S15的內周的定子繞組的導體5B(定子繞組的線圈5A5)，由槽S19的內周的定子繞組的導體5B連接至槽S15的外周的定子繞組的導體5B(定子繞組的線圈5A6)。

在此，槽S1的外周的定子繞組的導體5B係設為對外部的引出線W1，槽S15的外周的定子繞組的導體5B係設為中性點的連接用WN1，與其他V、U相的中性點相連接。中性點與對外部的引出亦可為相反。分數槽的繞組構成的特徵係如圖4所示，係有構成極的線圈數為2的情形與為1的情形，在並非完全相同方面具有特徵。

在圖5顯示屬於電動機的一個相的6個定子繞組5的構成。在圖5(a)顯示構成，在圖5(b)顯示剖面。圖6係由斜向觀看圖5(a)的繞組構成的斜視圖。各線圈5(5A1~5A6)係藉由相同繞法予以捲繞。在圖中係顯示各繞組為3匝之例，但是亦可為4匝，依電動機規格來決定適當匝數。

構成1相的定子繞組係由：6個定子繞組5的線圈5A(5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6)與橫跨部5C(5C1 、5C2、5C3、5C4、5C5)、對中性點的引出線WN1、及對外部的引出線W1所構成，藉由複數圓形的裸線所構成。亦即，形成為在中途未設置連接部的構成為特徵。

在定子繞組5的線圈5A的橫跨部5C之中的5C2、5C3、5C5，係在繞線時，如圖所示安裝構成定子繞組的導體5B的數十條單位的導體裸線，例如管狀絕緣材5D，來進行絕緣強度高的絕緣處理。在此，以定子繞組的導體5B而言，以55條構成0.55mm的漆包線，以絕緣材5D而言，使用矽漆玻璃管。藉此，不需要在追加工程中進行在與電位差大的其他相的定子繞組5相接觸的線圈端部的橫跨部的絕緣處理。繞線後的線圈端部係導體裸線複雜地相糾纏，因此作業性差，因插入絕緣物而容易鼓起。繞線時的絕緣處理係作業性佳，並且可精簡地插入絕緣物，線圈端部亦可形成為精簡的構成。

如上所示，在複數定子繞組的繞組間的橫跨部5C，被收納在複數槽間的定子繞組間(圖1、圖2中的外周部的線圈的S2與S6之間、S6與S10之間、S10與S14之間)的橫跨部，具備有電性絕緣強度高的絕緣材5D。在複數槽收納有其他相的定子繞組，上述橫跨部係與該其他相的定子繞組相接觸。

此外，在被收納在相鄰槽間(槽S1與S2間、S10與S11間)的定子繞組間的橫跨部，形成為消除絕緣的構成。亦即，導體裸線係被被覆有瓷漆等絕緣物，因此藉由利用該絕緣，由電性絕緣強度低於前述絕緣材5D的絕緣物 所構成者。

如上所示，在本實施例中，在被收納在相鄰槽間(槽S1與S2間、槽S10與S11間)的定子繞組間的橫跨部，係形成為消除新的絕緣的構成，藉此可將線圈端部全體形成為精簡，且可將電動機全體小型化。此外，由於在被收納在複數槽間的定子繞組間的橫跨部具備有電性絕緣強度高的絕緣材5D，因此與沒有絕緣材的電動機相比較，可形成為耐高電壓、長壽命的電動機。尤其為振動多的電動伺服壓機裝置用電動機變頻器裝置所適合的構成。藉由以上構成，可提供小型且長壽命的變頻電動機裝置及裝載有該裝置的電動伺服壓機裝置。

此外，如圖4所示，藉由使將屬於同極的定子繞組的線圈5A間(5A1、5A2及5A4、5A5)相連接的橫跨部5C(5C1、5C4)的長度比將屬於異極的定子繞組的線圈5A間(5A2、5A3間、5A3、5A4間、5A5、5A6間)相連接的橫跨部5C(5C2、5C3、5C5)的長度為更短，可縮短定子繞組5的全長，而可形成為效率佳的電動機，並且可消除將線圈5A間相連接的橫跨部5C的冗長部分，因此可減少線圈端部空間，而可將電動機小型化。

在前述揭示例2(專利文獻2)中所示之具有平角繞組的習知方式中，槽內的繞組佔積率雖可提升，但是因繞組內的渦電流，旋轉數高，在高頻領域中，反而具有電阻變大，加大銅損的缺點。此外，由於因平角線的線圈端部的變形困難度而形成為龜甲狀的線圈形狀，因此線圈端部的 空間變大而難以小型化。

在本實施例的構成中，如圖所示為圓形裸線而且形成為大致長方形，藉此使端部容易變形，並且藉由設置進行橫跨線的新的絕緣的部分與未進行的部分，藉此可將線圈端部形成為精簡，電動機亦可小型化。此外，亦可減小渦電流，且可提升在高速領域的效率。此外，藉由有效地在線圈端部配置絕緣，可提供耐高壓、且長壽命的電動機。

此外，在上述繞組中為W相的引出線的位置W1係形成為由槽的外周部，中點的位置WN1亦由外周部引出的構成。但是在將定子繞組的線圈5A6的中性點的引出收納在槽之前，至圖示反連接線側的線圈端部直線部而移動至內周側之後而將定子繞組的線圈5A收納在槽內，藉此並非由外周部，而可由定子繞組的內外周中心取出。藉此，可將繞線作業中、作業後的中性點的引出線穩定地固定，容易進行中性點的連接作業等。

其中，以上構成為連接於1台變頻器的定子繞組被收納在全周約1/6的範圍內的構成，因此在將經連續捲繞的W1、V1、U1相的線圈收納在定子槽後，以下可設置由W2、V2、U2相至W6、V6、U6相依序收納的繞組空間。此在作為對象的電動機為外周徑為數百mm至1000mm、轉矩為數kNm的大型電動機時為有效。在定子的內側有較大的空間，並且由於1組星形繞組所佔空間相對較小，因此可輕易進行繞線作業。

以上，針對W相加以說明，但是關於V相，係由電 角度為120度相位不同的S4開始，與W相同樣地將6個定子繞組的線圈分別依序收納在與W相相差120度的槽，藉此關於U相，係可藉由從由W相相差240度相位的槽S7開始依序收納在槽而完成。

圖7顯示根據本發明之一實施例的變頻電動機裝置的構成。如圖4所示，轉子3的4極、和與其相對應的定子2的固定子槽18個份所對應的定子繞組5的定子繞組的線圈5A成為1組(set)，各相各6個成組而在其間無連接部，形成為其中一方係連接於變頻器17的W、V、U的端子，其中一方係在中性點相連接的構成。亦即，定子繞組的線圈群E-1係構成由以U1為始點而以UN1為終點的中性點，以V1為始點而以VN1為終點的中性點，以W1為始點而以WN1為終點的中性點的3線圈所構成的1個繞組軸。線圈E-2、E-3、E-4、E-5、E-6亦同。

因此，變頻器17在本實施例中係形成為6台構成。轉子3係全周24極，在其軸端係將位置檢測器的轉子14B配置在同軸上，將離該處的位置資訊θ，透過未圖示的位置檢測器的固定子而取入至固定子側。變頻器17係將相同構造的變頻器要素具備6台的構成。

變頻器17係如圖所示為三相構成，例如形成為由IGBT等所構成來作為切換元件18者。以該變頻器17的電源而言，係由交流電源19透過整流器20而轉換成直流，在直流端係連接容量較大的電容器21的構成。在電動伺服壓機等的用途中，電動機1係大多形成為以一定的角 度範圍的反覆運動。此時，使電動機1的加減速的能量以電容器21進行充放電，藉此可形成為將電源容量、整流器容量抑制為較小的構成。

各個變頻器17的控制係與一般AC伺服等所使用的控制為大致相同，但是此時係藉由將同一電流(轉矩)指令Is同樣地供予至6台變頻器17，藉此可使6倍轉矩發生。由來自位置檢測器的轉子14B的旋轉角度資訊θ，透過正弦、餘弦波發生電路22，將該輸出輸出至2相-三相轉換電路23，藉此對U、V、W相輸出對應各層的電流指定Isu、Isv、Isw。以上述電流指令Isu、Isv、Isw、及來自電流檢測器CT的回授訊號Ifu、Ifv、Ifw，構成各相的電流控制系統24(ACRU、ACRV、ACRW)。電流檢測器CT係以3個例顯示，但是亦可為2個。

以變頻器之控制系統而言，除了上述以外，亦有在d/q軸的控制系統所進行的方法。該方法係與本案發明沒有直接關係，故省略詳述。

在以上構成中，相較於以1台較大的變頻器1台來進行，藉由使用6台具通用性的小型變頻器17，可形成為在價格上較為便宜且富生產性、擴張性的系統。此外，具有故障時或裝置維護等亦可輕易進行的優點。在此，形成1相的定子繞組5的線圈6個在本實施例中係如前所述未包含連接部而構成為一條線，因此若作為振動多、電動伺服壓機等的驅動裝置來使用時，具有可提升可靠性、長壽命化的優點。此外，由於為分數槽而具有之前所表示的特 徵。

以上係以表面磁石的永久磁石旋轉子來顯示，但是亦可為埋入在轉子鐵心內的所謂埋入型旋轉子構成的永久磁石旋轉電機。此時，磁石係可更堅固地保持在旋轉子內。

接著說明根據本發明之其他實施例的變頻電動機裝置。在圖8中顯示根據本發明之其他實施例的變頻電動機裝置的電動機剖面圖。在圖9中顯示根據本發明之其他實施例的電動機的定子鐵心與定子繞組的圓周方向的展開圖及其結線圖。在圖10中顯示根據本發明之其他實施例之屬於電動機的一個相的定子繞組的構成。

在此係將定子鐵心的槽數N設為60，轉子3的極數P設為16極，電動機1的定子繞組5的相數M係設為一般的三相。亦即，每極每相槽數NSPP=N/P/M係成為5/4，槽數15與轉子的極數4的槽組合為4次的反覆構造。

以下說明其他實施例的繞組構成法。在圖8中，對定子繞組5的收納的槽4A依序編號。在圖9中係顯示其他實施例的電動機(圖8中所示)的定子鐵心4與定子繞組5的圓周方向的展開圖及其結線圖。在圖10中顯示屬於電動機的V1相的定子繞組5的構成。將60的定子繞組5以三相變頻器4台進行驅動，因此平均1相的定子繞組5的線圈數係成為5。

在4極15槽構成中，與被收納在相鄰槽的定子繞組5的電性相位差係成為180×4極/15槽，為48度。因此，在具有被配置在槽S1至槽S15的外周側的導體的15組定 子繞組5之中，進入至分別相位最為接近的電角度60度(在三相電動機的相帶中亦包含逆相)之中的定子繞組5，例如被配置在關於V相(S1、S2、S5、S9、S13)的槽4A的外周部的定子繞組的線圈5A、5個係成組。

此外，以例如槽S1的外周部亦即定子繞組的導體5B應形成1匝的槽的內周部亦即定子繞組的導體5B而言，選擇槽間隔以電角度最接近180度的槽S5(電角度為48×4=192度)的定子繞組5的導體5B。因此，以依序為S2的外周部亦即定子繞組的導體5B應形成1匝的槽的內周部亦即定子繞組的導體5B而言，如圖所示選擇槽S6的內周部亦即定子繞組的導體5B且依序選擇。

因此，屬於一個變頻器的V相的定子繞組5係如圖8、9、10所示，由槽S1的外周的定子繞組的導體5B被連接至槽S5的內周的定子繞組的導體5B，另外由槽S2的外周的定子繞組的導體5B被連接至槽S6的內周的定子繞組的導體5B，由槽S9的內周的定子繞組的導體5B被連接至槽S5的外周的定子繞組的導體5B。

此外，由槽S9的外周的定子繞組的導體5B連接至槽S13的內周的定子繞組的導體5B，另外由槽S17的內周的定子繞組的導體5B連接至槽S13的外周的定子繞組的導體5B。在此，槽S1的外周的定子繞組5係設為對外部的引出線V1，另一方面，槽S13的外周的定子繞組5係設為中性點的連接用VN1，與其他V、U相的中性點相連接。中性點與對外部的引出亦可為相反。此外，若將繞 組組形成為4組以上，則可輕易實現大容量化。

在本發明之其他實施例中，圖10所示之5個定子繞組的各線圈5A係藉由相同繞法予以捲繞。此外，構成1相的定子繞組係將5個定子繞組5的線圈5A(5A1、5A2、5A3、5A4、5A5)，由橫跨部5C(5C1、5C2、5C3、5C4)、對中性點的引出線VN1、及對外部的引出線V1所構成，藉由複數導體裸線所構成。亦即，形成為在中途未設置連接部的構成為特徵。

此外，在定子繞組5的線圈5A的橫跨部5C之中的5C2、5C3、5C4，係如圖所示安裝構成定子繞組的導體5B的導體裸線，例如管狀絕緣材5D，藉此無須在之後的追加工程中進行與具有電位差的其他相的定子繞組5相接觸的線圈端部的絕緣，即可有效對應。此外，如圖10所示，藉由使將屬於同極的定子繞組的線圈5A間相連接的橫跨部5C1的長度比將屬於異極的定子繞組的線圈5A間相連接的橫跨部5C2、5C3、5C4的長度為更短，可縮短定子繞組5的全長，可形成為效率佳的電動機，並且可消除將線圈5A間相連接的橫跨部5C的冗長部分，因此可減少線圈端部空間，可將電動機小型化。

在本發明之其他實施例的構成中，如圖所示為圓形裸線而且形成為大致長方形，藉此使端部容易變形，而且藉由設置進行橫跨線的絕緣的部分與未進行的部分，可使線圈端部精簡化，電動機亦可小型化。此外，亦可減小渦電流，且可提升在高速領域的效率。此外，藉由有效地在端 部配置絕緣，可提供耐高壓、長壽命的電動機變頻器裝置及裝載有該裝置之電動伺服壓機裝置。

1‧‧‧電動機

2‧‧‧定子

3‧‧‧轉子

4‧‧‧定子鐵心

4A(S1、S2、...)‧‧‧槽

4B‧‧‧定子齒

4C‧‧‧定子鐵心底座

5‧‧‧定子繞組

5A(5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6)‧‧‧定子繞組的線圈

5B‧‧‧定子繞組的導體

5C(5C1、5C2、5C3、5C4、5C5)‧‧‧定子繞組的橫跨部

5D‧‧‧管狀絕緣材

6‧‧‧永久磁石

7‧‧‧轉子鐵心

7A‧‧‧內周圓筒部

7B‧‧‧外周圓筒部

7C‧‧‧轉子肋片

7D‧‧‧通風孔

8‧‧‧軸

9‧‧‧轉子板

10‧‧‧磁石保持構件

11‧‧‧固定子銷

12‧‧‧端托架

13‧‧‧端板

14‧‧‧位置檢測器

14A‧‧‧位置檢測器的定子

14B‧‧‧位置檢測器的轉子

15‧‧‧軸承

16A‧‧‧槽絕緣

16B‧‧‧層間絕緣

17‧‧‧變頻器

18‧‧‧切換元件

19‧‧‧交流電源

20‧‧‧整流器

21‧‧‧電容器

22‧‧‧正弦、餘弦波發生電路

23‧‧‧二相-三相轉換電路

24‧‧‧電流控制系統

CT‧‧‧電流檢測器

E1~E6‧‧‧定子繞組的線圈群

W1‧‧‧對外部的引出線

WN1‧‧‧對中性點的引出線

圖1係顯示本發明之實施例的電動機的主要部分放大剖面圖。

圖2係同顯示變頻電動機裝置的電動機剖面圖。

圖3係同顯示變頻電動機裝置的電動機的軸方向剖面圖。

圖4係同顯示電動機的定子鐵心與定子繞組的圓周方向的展開圖及其結線圖。

圖5係同顯示屬於電動機的一個相的定子繞組的構成。

圖6係同顯示圖5(a)的定子繞組的構成的斜視圖。

圖7係同顯示變頻電動機裝置的構成。

圖8係顯示其他實施例的變頻電動機裝置的電動機剖面圖。

圖9係同顯示電動機的定子鐵心與定子繞組的圓周方向的展開圖及其結線圖。

圖10係同顯示屬於電動機的一個相的定子繞組的構成。

1‧‧‧電動機

2‧‧‧定子

3‧‧‧轉子

4‧‧‧定子鐵心

4A(S1、S2、...)‧‧‧槽

4B‧‧‧定子齒

4C‧‧‧定子鐵心底座

5‧‧‧定子繞組

5A(5A1、5A2、5A3、5A4、5A5、5A6)‧‧‧定子繞組的線圈

5C(5C1、5C2、5C3、5C4、5C5)‧‧‧定子繞組的橫跨部

5D‧‧‧管狀絕緣材

6‧‧‧永久磁石

7‧‧‧轉子鐵心

7A‧‧‧內周圓筒部

7B‧‧‧外周圓筒部

7C‧‧‧轉子肋片

7D‧‧‧通風孔

8‧‧‧軸

10‧‧‧磁石保持構件

11‧‧‧固定子銷

W1‧‧‧對外部的引出線

Claims (5)

1. 一種變頻電動機裝置，其係具備有電動機、及複數三相變頻器的變頻電動機裝置，該電動機係具備有：將被捲裝在複數槽的三相定子繞組朝電動機的圓周方向排列配置複數組的定子、及在外周具有永久磁石的旋轉子，該複數三相變頻器係用以驅動前述複數三相定子繞組，該變頻電動機裝置之特徵為：構成上述三相定子繞組的各相繞組係由複數圓形線材的裸線所構成，將被收納在複數槽的各組的定子繞組與相對應的三相變頻器直接連接，並且在複數定子繞組的繞組間的橫跨部，在接觸其他相的定子繞組的橫跨部係設置絕緣強度高的絕緣物，在除此之外的繞組間的橫跨部係設置絕緣強度低於上述絕緣物的絕緣物。
2. 一種變頻電動機裝置，其係具備有電動機、及複數三相變頻器的變頻電動機裝置，該電動機係具備有：將被捲裝在複數槽的三相定子繞組朝電動機的圓周方向排列配置複數組的定子、及在外周具有永久磁石的旋轉子，該複數三相變頻器係用以驅動前述複數三相定子繞組，該變頻電動機裝置之特徵為：構成上述三相定子繞組的各相繞組係由複數圓形線材的裸線所構成，將被收納在複數槽的各組的定子繞組與相對應的三相變頻器直接連接，並且在複數定子繞組的繞組間的橫跨部 ，在被收納在複數槽間的定子繞組間的橫跨部係設置絕緣強度高的絕緣物，在被收納在相鄰槽間的定子繞組間的橫跨部係設置絕緣強度低於上述絕緣物的絕緣物。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項之變頻電動機裝置，其中，縮短同極間的定子繞組的橫跨部的長度，加長對其他極的定子繞組的橫跨部的長度。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項之變頻電動機裝置，其中，將中性點的引出由槽的中心部引出。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項之變頻電動機裝置，其中，多相定子繞組的組數為至少4組以上。