一种无刷无铁芯盘式永磁电机的定子绕组结构及具有该定子绕组结构的电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种无刷无铁芯盘式永磁电机的部件，尤其涉及其内的定子的绕组结构及具有该定子绕组结构的电机。
【背景技术】
[0002]电机定子现在包括带铁芯电机和无铁芯电机两种。带铁芯的电机定子是由铁芯和缠绕在铁芯上的线圈组成，由于露出在铁芯的顶端面和底端面的部分线圈形状不规则，在定子中安装转子时产生一点的阻碍，即转子装不进，或者即使安装进去转子的运行也产生影响，另外在定子安装在定子外壳时，这些露出铁芯顶端面和底端面的形状不规则的部分线圈也影响定子自身安装，因此，在定子每次套接好线后都要进行整形工序。无铁芯结构由于无铁芯，电机功率只能做很小，无铁芯结构又叫注塑或灌注成型结构，注塑或灌注成型一般是将绕制好的线圈放在模具内，注塑或者灌注成一体成型的工艺，采用此工艺制成的定子磁场气隙比较大，磁场功率密度利用率低，所以普遍能效也比较低。如中国专利一种盘式电机定子的新型结构(CN02132315.1)”，其盘式定子由线圈绕组、热固材料组成，线圈绕组固化在热固材料体中，其线圈绕组由若干个用一根或多根导线绕制的多边形线圈叠置并相互错开若干角度。但是，在三相的无刷无铁芯盘式永磁电机中，电机定子中的线圈绕组至少需要有3对引出线与外接线路连接才能正常工作，因此，线圈绕组需要3的正整数倍个的线圈叠合才能使用，由于每个线圈本身具有一定的厚度，尤其是在需要电机的功率较大的情况下，则需要较多个数的线圈进行叠合或者增加单个线圈的绕制圈数来实现，使得叠合形成的线圈绕组的厚度较大，因而使得生产出的定子的体积较大，增大了电机的体积。同时，电机在工作时，转子设置在定子的两侧面转动，电机工作时所能利用的是各线圈的有效段与转子上的磁钢对应部分即磁铁扫射边所产生的磁场，由于线圈绕组上的各线圈与转子通常是平行设置的，因此，远离转子的线圈所产生的磁场到达转子时会变得较弱，使得电机的磁利用率较低，生产出的电机扭矩小，且由于线圈绕组上的各线圈与两侧的转子之间的距离存在差异，技术人员很难精确地设计出电机的实际所需功率大小。还有，由于叠合形成线圈绕组的单个线圈都是平面的环形结构，即线圈的内、外无效边与磁铁扫射边相平，因此叠合形成的线圈绕组在注塑成定子后，线圈绕组的内外边缘部无法与定子的内外部凸起形状配合，使得注塑成的定子的结构强度较低。正是由于上述这些缺陷的存在，使得现有的无刷无铁芯盘式永磁电机无法实现大功率电机的生产应用。
【发明内容】
[0003]本实用新型提供了一种各线圈的磁铁扫射边位于同一平面内且高度一致的无刷无铁芯盘式永磁电机的定子绕组结构，使得生产出的电机体积较小，磁场的利用率高，电机的功率可根据实际需要精确设计；解决了现有技术中存在的无刷无铁芯盘式永磁电机体积较大、磁场的利用率低及电机的功率难以精确设计等的技术问题。
[0004]本实用新型同时还提供了一种各线圈的内、外无效边分别相对各自对应的磁铁扫射边上下弯折同时相互叠合的无刷无铁芯盘式永磁电机的定子绕组结构，形成相对磁铁扫射边上下凸起的内、外叠合部与定子的内外部凸起形状配合，解决了现有技术中存在的无刷无铁芯盘式永磁电机的定子结构强度低的技术问题。
[0005]本实用新型的上述技术问题是通过下述技术方案解决的:一种无刷无铁芯盘式永磁电机的定子绕组结构，其特征在于:该绕组至少包括有2组错开夹角且沿顺时针方向依次向下叠压形成封闭环形结构的单位线圈组，各单位线圈组包括有3个错开夹角且沿顺时针方向依次向上叠压的线圈，各线圈包括有一对或一对以上的磁铁扫射边和连接在磁铁扫射边内外端部使线圈构成封闭环形结构的内、外无效边，各线圈的磁铁扫射边沿圆周径向排列分布形成圆环面，且绕组中所有的磁铁扫射边位于同一平面内且高度一致，各线圈的内、外无效边分别相对各自对应的磁铁扫射边上下弯折设置同时相互叠压形成相对磁铁扫射边上下凸起的内、外叠合部。本实用新型主要是应用于三相的无刷无铁芯盘式永磁电机中，本实用新型是通过压制工艺成型，各个线圈整体成型，线圈的形状根据电机所需的功率和扭矩等参数设计成不同的多角线圈和不同的磁场极对数，先把所有线圈按3个一组分配成多组，每3个线圈错开夹角且沿顺时针方向依次向上叠压形成一组单位线圈组，再把所有的单位线圈组依次错开夹角且沿顺时针方向依次向下叠压形成封闭环形结构，在压制过程中，以磁铁扫射边为主，采用让内外无效边变形来保证各磁铁扫射边不会变形，磁铁扫射边不会弯曲，从而在磁铁扫射边相互叠加压平时也不会出现错乱压伤，从而造成短路，按照上述叠压结构，使得各线圈的内、外无效边叠压形成的内、外叠合部的高度较小，在不压伤各线圈的内、外无效边的前提下，最小可以把内、外叠合部的高度控制在线圈自身厚度的3倍。通过把绕组中所有的磁铁扫射边设置成位于同一平面内且高度一致，绕组中磁铁扫射边相当于只有一层结构，各线圈的磁铁扫射边沿圆周径向排列分布形成圆环面，因此，在与转子配合使用时，绕组中的每对磁铁扫射边产生的磁场到达两侧转子时强度均为相同，实现磁铁磁铁扫射边的扫射面积最大化，从而使线圈的满槽率和产生的电磁场利用率更高，大大提高了电机的效率，减少了电机定子的发热量，进一步提高的电机的使用寿命；各线圈的内、外无效边分别相对各自对应的磁铁扫射边上下弯折设置同时相互叠压形成相对磁铁扫射边上下凸起的内、外叠合部，因此，形成的绕组结构与定子的结构相适，内、外叠合部作为定子内外部的成型骨架，注塑或灌注成型的定子具有较好的强度；本实用新型中的各磁铁扫射边处于同一平面内且高度一致，内、外叠合部的高度也远远小于现有的多个线圈平叠而成的厚度，因此，利用本实用新型生产出的定子的厚度大大缩小，可以实现大功率的无刷无铁芯盘式永磁电机的批量生产和应用；同时，由于各线圈的外无效边相对各自对应的磁铁扫射边上下弯折后叠压形成外叠合部，因此，叠压形成的绕组的外径进一步缩小，有利于缩小利用其制成的定子及相应的电机的体积，各线圈的内无效边相对各自对应的磁铁扫射边上下弯折后叠压形成内叠合部，增大了绕组的内径，给电机定子的内孔留下了更大空间，增加了穿设在定子内孔中的主轴强度，增强转子的稳定性。
[0006]作为优选，所述的磁铁扫射边为直线段。磁铁扫射边是定子线圈在与转子配合工作时的有效段部分，磁铁扫射边设置为直线段时所产生的磁场强度最大，有利于提高电机的功率。
[0007]作为优选，相邻的单位线圈组之间叠合的角度与单位线圈组内的相邻线圈之间叠合的角度相同，且单位线圈组内的相邻线圈之间叠合的角度为线圈上每一对磁铁扫射边自身夹角的1/3。因此，绕组内的两两相邻磁铁扫射边形成的夹角为相同，各磁铁扫射边在其排列形成的圆环面内呈放射状均匀分布，各磁铁扫射边之间的空隙相同，大大的确保了绕组整体的一致性，磁铁扫射边的扫射面积最大化，从而使绕组的满槽率和产生的电磁场利用率更高，使得电机的功率可根据实际需要精确设计。
[0008]作为优选，所述的单位线圈组内包含的线圈由下往上依次为第一线圈、第二线圈和第三线圈，第一线圈上的外无效边对应为第一外无效边，第一线圈上的内无效边对应为第一内无效边，第一外无效边和第一内无效边均为整体相对磁铁扫射边成下凹设置，第三线圈上的外无效边对应为第三外无效边，第三线圈上的内无效边对应为第三内无效边，第三外无效边和第三内无效边均为整体相对磁铁扫射边成上凸设置，第二线圈上的外无效边对应为第二外无效边，第二线圈上的内无效边对应为第二内无效边，第二外无效边上设有分别相对磁铁扫射边上下凸起的外凸起部和外下凹部，所述的外凸起部叠压在第一外无效边上，第三外无效边叠压在外下凹部上，第二内无效边上设有分别相对磁铁扫射边上下凸起的内凸起部和内下凹部，所述的内凸起部叠压在第一内无效边上，第三内无效边叠压在内下凹部上。把第一线圈的第一内、外无效边设置为相对磁铁扫射边成下凹的结构，第二线圈上的第二外无效边上设有分别相对磁铁扫射边上下凸起的外凸起部和外下凹部