用于p个轴向磁场电机的单相绕组绕制方法、绕组结构、印刷电路板、电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有轴向磁场的单相电机的技术领域，具体地讲，是一种能够实现薄型电机的轴向磁场单相同步电机的绕组结构、绕制方法、印刷电路板和电机。
【背景技术】
[0002]电机是指依据电磁定律实现电能转换的一种电磁装置。永磁同步电机(PMSM)，因为其功率密度和电机效率较高，因而在现代工业和家用产品中发挥越来越重要的作用。
[0003]电机的电磁结构可以是采用径向磁场的，如图1所显示的电机结构;在图1中，其显示了一个具有外转子的PMSM的基本结构，其包括转子外壳1 \转子励磁磁钢2\定子铁芯:V及缠绕在定子铁芯3'上的电枢绕组4'。图2显示的是电机的一种集中绕组的结构。图3显示的是该电机的电磁结构，转子励磁磁钢2'的N极和S极交替安装于转子外壳1'上。
[0004]当采用图1所显示的径向磁场的电机结构，电枢绕组的结构必须是3D的，如图2所示，3D绕组必须使用绕线机，或者手工排布的方式，来形成绕组。绕组的尺寸的精度也就不尚ο
[0005]电机也可以米用轴向磁场。而一些米用轴向磁场的电机结构，其电枢绕组的结构可以是2D的；如图3所示，2D绕组可以采用粘接线圈，甚至PCB的技术，来制作，绕组的精度就可以做得较高。绕组的精度对于轴向磁场的电机很重要，因为其关系到电机气隙的大小，进而影响到电机的性能。
[0006]由于单相PMSM具有驱动线路简单的特点，被广泛用于微型PMSM上。采用轴向磁场的单相PMSM，其绕组在空间是以最大跨距为180°电角度的集中式结构进行排列。这种绕组在转子磁场的匝链方面利用率很好，绕组系数也就较高。这些对提高电机的性能是非常重要的。但采用这种绕组后，当使用多层PCB的时候，为了连接位于不同层面的PCB，必须在相关的绕组层之间用连接孔连接位于不同PCB层面的绕组。设计和生产PCB的时候不得不采用“埋孔”和“盲孔”的方式连接位于不同层面上的绕组。因为绕组的结构复杂，对埋孔和盲孔的要求也复杂。这会使得PCB的成本很高。如果采用过孔，每层的绕线必须避开过孔的位置。这会使得绕组的形状变得不合理，从而影响电机的性能。
【发明内容】
[0007]本发明的主要目的在于提供一种能够在轴向磁场电机中充分利用转子永久磁钢产生的磁场的单相绕组结构，以及利用主磁路的磁阻产生的定位转矩使得转子在停止的时候停靠于最大启动转矩位置的方法。
[0008]为实现上述目的，本方法所采用的技术方案为:
[0009]一种用于ρ个轴向磁场电机的单相绕组结构的绕制方法，其PCB的层数为2Ν层，Ν2
2,P>4,
[0010]步骤一、在PCB的第一层，绕组首端开始绕组的第1个周期，绕组首端从外部绕进周期的内部，绕组的末端通过位于其周期的内部的连接孔与第二层绕组的起始周期的起始端连接；
[0011]步骤二、在第二层绕组的第1个周期的起始端，从内部绕到周期的外部;然后在第二层开始该层绕组的第2个周期，而该周期的末端位于第2个周期的内部;然后通过连接孔与第一层绕组的第2个周期的起始端相连接;而第一层绕组的第2个绕组周期从周期内部绕至其外部，然后开始第一层的第3周期绕制，直至第3周期内部；
[0012]步骤三、重复以上步骤，直至第2层绕组的第p个周期开始，从周期的外部绕至周期的内部，而周期绕组的末端与第三层绕组的第1个周期的首端通过连接孔相接；
[0013]步骤四、在第三层绕组的第1个周期的起始端，从内部绕至周期的外部;然后在第三层开始绕组的2个周期，而该周期的末端位于其第2个周期的内部，通过连接孔与第四层绕组的第1个周期的起始端相连接，第四层绕组的第1个绕组周期从周期内部绕至其外部，然后开始第四层的第2周期绕制，直至其第2周期内部，并且与第三层的第3周期的起始端连接；
[0014]步骤五、由以上步骤下去，直至第2N层绕组的第p个周期开始，绕组从周期的外部绕至周期的内部，周期绕组的末端通过连接孔送至第一层，与第一层的绕组末端连接。在以上过程中形成的各个层上的各个绕组周期所形成的绕组电流的走向，与相处于相同位置的其他层的绕组周期的电流走向相同。各个绕组周期的形状为扇形。在扇形的边缘可以根据转子磁钢的内径和外径加以倒角处理。
[0015]一种用于p个磁极的轴向磁场电机的单相绕组结构的绕制方法，其PCB的层数为2NΜ,Ν>2,Ρ>4,
[0016]步骤一、在第一层绕组的第一个周期的起始端，绕组前端从周期外部绕进周期的内部，绕组的末端通过位于其周期的内部的连接孔与第二层绕组的起始周期的起始端连接；
[0017]步骤二、在第二层绕组的第1个周期的起始端，从内部绕到周期的外部;然后在第二层开始该层绕组的第2个周期，而该周期的末端位于第2个周期的内部。通过连接孔与第一层绕组的第2个周期的起始端相连接;而第一层绕组的第2个绕组周期从周期内部绕至其外部，然后开始第一层的第3周期绕制，直至第3周期内部；
[0018]步骤三、重复以上步骤，直至第二层绕组的第(p-2)个周期开始，从周期的外部绕至周期的内部，然后周期绕组的末端与第一层绕组的第(Ρ-2)个周期的首端通过连接孔相接;第一层绕组的第(Ρ-2)个周期从内部绕向外部，然后不再形成新的绕组周期，直接通过一个连接孔与第二层绕组的第(Ρ-1)个周期的内部首端相接，第二层的第(Ρ-1)个绕组周期从其内部绕向外部，然后从第Ρ周期的外部绕向其内部;该周期绕组的末端，通过连接孔，与第三层的第1周期的首端相连接；
[0019]步骤四、绕组周期不断绕制下去，直至第2Ν层绕组的第ρ个周期开始，从周期的外部绕至周期的内部，周期绕组的末端通过连接孔送至第一层，与第一层与绕组末端连接。在以上过程中形成的各个层上的各个绕组周期所形成的绕组电流的走向，与相处于相同位置的其他层的绕组周期的电流走向相同。各个绕组周期的形状为扇形。在扇形的边缘可以根据转子磁钢的内径和外径加以倒角处理。
[0020]一种用于ρ个磁极的轴向磁场电机的单相绕组结构的绕制方法，其PCB的层数为2ΝΜ,Ν>2,Ρ>4,
[0021]步骤一、在第一层绕组的第一个周期的起始端，绕组首端从外部绕进周期的内部，绕组的末端通过位于其周期的内部的连接孔与第二层绕组的起始周期的起始端连接；
[0022]步骤二、在第二层绕组的第1个周期的起始端，从内部绕到周期的外部;然后在第二层开始该层绕组的第2个周期，而该周期的末端位于第2个周期的内部;通过连接孔与第一层绕组的第2个周期的起始端相连接;而第一层绕组的第2个绕组周期从周期内部绕至其外部，然后开始第一层的第3周期绕制，直至第3周期内部；
[0023]步骤三、重复上述步骤，直至第二层绕组的第(ρ-3)个周期开始，也就从周期的外部绕至周期的内部，然后周期绕组的末端与第一层绕组的第(Ρ-2)个周期的首端通过连接孔相接，第一层绕组的第(Ρ-2)个周期从内部绕向外部，然后不再形成新的绕组周期，直接通过一个连接孔与第二层绕组的第(Ρ-1)个周期的内部首端相接，第二层的第(Ρ-1)个绕组周期从其内部绕向外部，然后从第Ρ周期的外部绕向其内部，该周期绕组的末端，通过连接孔，与第一层相接，然后再连接至过孔-1。在第一层的过孔-1与第三层绕组的第一个周期的起始端相接，从其外部绕至周期的内部，再通过连接孔与第四层绕组的第1个周期的起始端相连接，第四层绕组的第1个绕组周期从周期内部绕至其外部，然后开始第四层的第2周期绕制，直至其第2周期内部，并且与第三层的第3周期的起始端连接。过孔-1可以位于PCB的外侧，也可以位于PCB的内侧。
[0024]步骤四、重复上述步骤，直至第2Ν层绕组的第ρ个周期开始，绕组从周期的部绕至周期的内部，周期绕组的末端通过连接孔送至第2Ν-1层，与第2Ν-1层的第ρ个周期绕组相连，而第2Ν-1层的第ρ个周期的尾端与位于绕组周期外部的过孔-2连接，过孔-2则与第一层的绕组末端连接，并且作为整个绕组的尾端，与芯片端口连接。过孔-2可以位