一种扁平电机线圈的排布结构的制作方法

文档序号:15194721发布日期:2018-08-17 22:48阅读:285来源:国知局

本实用新型专利涉及永磁扁平状无铁芯电机技术领域,具体为一种扁平电机线圈的排布结构。



背景技术:

无铁芯电机属于永磁空心杯电机,在要求轻量化、体积小功率密度高、高效率、控制灵敏的运用越来越广泛,特别对军事、航天、高端工业控制领域,有无可替代的优势。扁平状电机还具有厚度尺寸小的特点,比如超薄型的笔记本电脑内部的散热风扇,要求电机厚度尺寸在10MM以内,因此,在有限安装空间内发挥其功能作用,扁平状电机有很大的应用市场。

受尺寸限制,在应用时要求扁平状电机具有最大功率密度,根据永磁电机电磁原理,要使空心杯电机获得最大的电磁参数,对线圈绕组而言,必须使每个绕组的跨距等于极距即整距绕组、绕组分布系数为1、如果是无刷电机则每极每相槽数比值q=1(空心杯电机线圈称为虚拟槽),同时,扁平状电机受磁场分布影响,需尽可能采用多对极结构。

受诸多严苛使用条件限制,要求扁平状电机具有非常小的电磁噪音,这使得该类电机的各相绕组的参数一致性需要非常好,包括电气数据如电阻值、电感值等,包括电磁数据如反电动势、扭力等。

在目前的多数微小型扁平电机中,其绕组线圈几乎都采用集中式绕组,这一类型绕组制成的电机效率差、高频噪音严重,具有很大缺点。



技术实现要素:

本实用新型为改进扁平电机的线圈缺陷,提出最大程度满足电气参数的线圈排布新结构及其绕制方法,设计一种无内衬支撑骨架的扁平电机线圈。

一种扁平电机线圈的排布结构, 所述电机线圈由三组线圈绕制而成,没有内衬支撑骨架;每一组线圈由4的倍数个单独线圈构成,每个单独线圈形状可以是三角形、或者六边形、或者四边形、或者椭圆形,所有单独线圈排布间距均匀,整体为一个放射状的圆环形结构;每一组线圈所包含的每个单独线圈之间无断点、无连接焊点,且相邻的两个单独线圈的绕线方向相反,即一个为顺时针绕制,则相邻的另一个为反时针绕制。

所述的单独线圈可由多个绕制方向相同且位置相交的单独线圈构成,等效为一个单独线圈。

其绕线方法如下:把三组线圈包含的单独线圈按顺序分为A1、A2、A3、A4…..An,B1、B2、B3、B4…..Bn,C1、C2、C3、C4…..Cn,按A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、 B4 、C4…..An、Bn、Cn的顺序交错排布围成扁平圆环形,且还具备规律1:每一个单独的线圈的两个边的中间,排布有相邻的左右四个单独线圈的其中一个边,这四个单独线圈属于其他两组线圈包含的单独线圈,即如果属于A组线圈的第AX单独线圈的两边中间,排布着属于B组线圈的第BX-1单独线圈的右边和属于C组线圈的第CX-1单独线圈的右边,也排布着属于B组线圈的第BX单独线圈的左边和属于C组线圈的第CX单独线圈的左边,(当X的值等于1时,BX-1是第BN的单独线圈;CX-1是第CN的单独线圈);属于B组线圈的第BX单独线圈和属于C组线圈的第CX单独线圈与上述规律相同。三组线圈交错排布。

所述的线圈结构实现了在圆环形的径向和厚度方向上,分布的属于A、B、C三组线圈的其中每一个单独线圈,都具有相同的空间位置,保证了所有每一组的各单独线圈的电磁数据之和的一致性;在径向方向,则满足永磁电机分布式整距且q=1的绕组结构的位置要求,极大的增加了电机的功率密度。

附图说明

图1为线圈排布结构的示意图;

图2为单独线圈形状示意图;

图3为单独线圈形状交错排列示意图;

图4为线圈排布结构的示意图;

图5为线圈排布结构的示意图;

图6为线圈排布结构的示意图;

图7为线圈排布结构,以总数为12个单独线圈的分层示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和说明书附图对本实用新型作进一步说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。

实施例: 一种扁平电机线圈的排布结构,如图1,按此结构由特殊的绕线设备制成线圈,成为永磁无刷空心杯电机定子绕组或成为永磁有刷空心杯电机的转子绕组,把一个扁平圆环形的无铁芯线圈,分为A、B、C三组线圈,每组线圈包含至少4个单独线圈、数量相同,单独线圈的形状为三角形、或者六边形、或者四边形、或者椭圆形,且每组线圈由一根或者一股漆包线进行绕制,相邻单独线圈的绕制方向相反,如图2。

把三组线圈包含的单独线圈顺序编号分别为A1、A2、A3、A4…..An,B1、B2、B3、B4…..Bn,C1、C2、C3、C4…..Cn,并且按永磁电机分布式整距且极数槽数比值q=1的绕组结构的尺寸,和不同对极永磁体电机需求,把对应的单独线圈由相应的绕线设备及工艺绕制成一个扁平圆环形线圈,具体为:

1)各单独的线圈为交错排布,规律是:按A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、 B4 、C4…..An、Bn、Cn顺序排布围成圆环形,每个单独线圈间距均匀,且每一个单独线圈的两个边的中间,排布有另外四个单独线圈的其中一个边,这四个单独线圈属于其他两组线圈包含的单独线圈,即如果属于A组线圈的第AX单独线圈的两边中间,排布着属于B组线圈的第BX-1单独线圈的右边和属于C组线圈的第CX-1单独线圈的右边,也排布着属于B组线圈的第BX单独线圈的左边和属于C组线圈的第CX单独线圈的左边,(当X的值等于1时,BX-1是第BN的单独线圈;CX-1是第CN的单独线圈);属于B组线圈的第BX单独线圈和属于C组线圈的第CX单独线圈与上述规律一样,如图3。

2)每组线圈包含4个单独线圈时,排布规律是:在圆环形的厚度方向,单独线圈 A1、B2和C3排布在同一层;A2、B3和C4排布在同一层;A3、B4和C1排布在同一层;A4、B1和C2排布在同一层,且每层每组的单独线圈分布在圆周间距为120度的位置上,总计16个单独线圈间距均匀排成一个圆环形线圈结构,如图4所示,电机线圈由多个单独线圈组成,应用到磁极数为4的永磁无铁芯扁平电机。

3)每组线圈包含8个单独线圈,排布规律是:在圆环形的厚度方向,单独线圈 A1、A2、B3、B4、和C5、C6排布在同一层;A3、A4、B5、B6、和C7、C8排布在同一层;A5、A6、B7、B8、和C1、C2排布在同一层;A7、A8、B1、B2、和C3、C4排布在同一层,且每层每组的两个单独线圈分布在圆周间距为120度的位置上,总计24个单独线圈间距均匀排成一个圆环形线圈结构,如图5所示,电机线圈由多个单独线圈组成,应用到磁极数为8的永磁无铁芯扁平电机。

4),每组线圈包含16个单独线圈时,排布规律是:在圆环形的厚度方向,单独线圈 A1、A2、A3、A4、B5、B6、B7、B8和C9、C10、C11、C12排布在同一层;A5、A6、A7、A8、B9、B10、B11、B12和C13、C14、C15、C16排布在同一层;A9、A10、A11、A12、B13、B14、B15、B16和C1、C2、C3、C4排布在同一层;A13、A14、A15、A16、B1、B2、B3、B4和C5、C6、C7、C8排布在同一层,且每层每组的四个单独线圈分布在圆周间距为120度的位置上,总计48个单独线圈间距均匀排成一个圆环形线圈结构,如图6所示,电机线圈由多个单独线圈组成,应用到磁极数为16的永磁无铁芯扁平电机。

即每一组线圈包含4*X个单独线圈,圆环形的线圈厚度方向均为4层,其中每一层包含每一组的X个相邻的单独线圈,使得在圆环形的径向和厚度方向,每一组的各单独线圈,都具备与其对应的其他组的某个单独线圈有相同的电气位置。

所述的圆环形线圈结构,适应范围广,可满足多对极永磁电机的线圈结构要求,并且可以用于有刷电机或者无刷电机;在制成圆环形线圈后,无论多少极电机的线圈,都只有6个引线头,极大便捷了后续引线处理工艺,可靠性大大增加;

所述的线圈结构实现了在圆环形的径向和厚度方向上,分布的属于A、B、C三组线圈的其中每一个单独线圈,都具有相同的空间位置,如图4、5、6、7,保证了所有每一组的各单独线圈的电磁数据之和的一致性;在径向方向,则满足永磁电机分布式整距且q=1的绕组结构的位置要求,极大的增加了电机的功率密度。

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