CN102130563A - 一种绕组为印刷电路板结构的盘式永磁电机 - Google Patents

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Abstract

针对目前盘式永磁电机电枢生产制造工艺的缺陷，提出一种新型的盘式永磁电机，其特征是定子组件为无槽结构或者无铁心结构；产生电励磁的电枢绕组固定在定子上，所述的定子绕组为印刷电路板结构；转子磁极使用永磁材料制成；该电机中无电刷和换向器。本技术方案，既简化了铁心生产和制造工艺，又同时省去了绕线、下线、接线等工艺，使原本复杂的盘式永磁电机电枢制造得到简化，为使用机器进行自动化大批量生产带来便利。其优点在于：安装方便，节省工时，生产效率高；结构牢固，故障率低，减少人为因素引起的产品缺陷；适合大批量生产，成本低。

Description

一种绕组为印刷电路板结构的盘式永磁电机
技术领域
本发明涉及一种盘式永磁电机，尤其是绕组为印刷电路板结构的盘式永磁电机。
背景技术
盘式永磁电机因其气隙磁场沿轴向分布又被称为轴向磁场电机，这种电机结构扁平，轴向尺寸短，转动惯量小，转矩密度高，适用于要求薄型安装空间的驱动或伺服领域。
目前，盘式永磁电机电枢的生产制造工艺是制约盘式永磁电机更广泛应用的一个瓶颈，其主要表现在铁心生产工艺和绕线工艺两个方面。在铁心生产工艺方面，与传统的径向式磁场电机铁心为硅钢片叠装结构所不同，盘式永磁电机的铁心为硅钢片卷绕结构，而在卷绕结构的铁心上进行开槽，其工艺相当复杂，成本较高。在绕线工艺方面，传统的径向式磁场电机绕线下线工艺成熟，大多能实现机器自动化绕线和下线，而盘式永磁电机的下线工艺复杂，绕组端部交叉堆积严重，无法使用机器自动下线，容易出现人为的工艺缺陷，费时费力，生产成本高。
发明内容
本发明的目的是：提供一种新型电机电枢结构的盘式永磁电机，提高生产效率，降低生产成本。
本发明的技术方案是：提供一种盘式永磁电机，包括定子组件、转子组件、轴系、壳体，其特征是气隙主磁场的方向为电机轴向方向；定子组件为无槽结构或者无铁心结构；产生电励磁的电枢绕组固定在定子上，所述的电枢绕组为印刷电路板结构PCB(Printed Circuit Board)；转子磁极使用永磁材料制成；该盘式永磁电机中无电刷和换向器。
本技术方案的一个显著特征是所述电枢绕组为印刷电路板(PCB)结构。PCB是一种在绝缘基材上按预定设计制成印刷电路或印制线路的成品板，是目前电子设备中最为普遍使用的基件，其生产工艺已经相当先进，且非常成熟。本技术方案就是将这种成熟的生产工艺引申到电机绕组的生产领域，因PCB结构扁平，在结构上非常适合轴向磁路结构的盘式永磁电机。使用PCB板上的电路代替盘式永磁电机的电枢绕组，能使盘式永磁电机的绕组工艺大为简化，能够取得明显的技术效果。另外，可根据需要将PCB板绕组设计为环形或方形等结构形式，灵活多变。虽然印刷电路板(PCB)在电子领域内被广泛使用，但是电机电枢绕组采用印刷电路板PCB结构在本技术领域内并非显示易见，具有较高的创造性。
本技术方案中的电枢为无槽结构或者无铁心结构。电机电枢铁心就无需开槽，即电机结构可以设计为无槽结构，在电枢铁心上固定PCB板就制成电枢组件；或者省去电枢铁心，即电机结构可设计为无铁心结构，直接由PCB板制成电枢组件。这种将绕组设计为PCB板结构的做法，既简化了铁心生产制造工艺，又同时省去了绕线、下线、接线等工艺，使原本复杂的盘式永磁电机电枢制造得到简化，为使用机器进行自动化大批量生产带来便利。
所述的盘式永磁电机由变频器或PLC进行控制，较优地，电机与电机控制器在结构上集成为一体，并且较优地，位置传感器集成在所述的印刷电路板上。大多数的盘式永磁电机使用场合都要求使用控制器对电机进行控制，因盘式永磁电机结构扁平，轴向空间小，往往能节省出一定的空间进行安装控制器。将电机与电机控制器设计为一体结构，使电机本体与控制器的壳体共用，能使其整体结构更加紧凑，节省出更多的空间。尤其是，将电机位置传感器集成到PCB板绕组上，不但能够节省空间，还能够节省成本，同时省去安装位置传感器的工序。
本技术方案适用于所有类型的盘式永磁电机，其电机结构至少包括单定子单转子结构、双定子单转子结构、单定子双转子结构、多定子多转子结构等。本技术方案中的盘式永磁电机多为小型电机，其额定转矩一般不大于100Nm，适用于伺服和驱动领域，比如用作开门机电机、纺织电机等。
本技术方案的有益效果是：安装方便，节省工时，生产效率高；结构牢固，故障率低，减少人为因素引起的产品缺陷；适合大批量生产，成本低。
附图说明
附图1是印刷电路板PCB绕组结构示意图
附图2是电机电枢结构示意图
附图3是盘式永磁电机及其控制器一体化结构的局部剖视图
附图4是盘式永磁电机及其控制器的拆解视图
图中的标号表示：1、印刷电路板PCB绕组，2、定子铁心，3、后端机壳，4、前端机壳，5、永磁磁极，6、转轴，7、轴承，8、控制器电路板，9、控制器盖子。
具体实施方式
通过下面实施例的说明，将有助于理解本发明的技术实质和技术效果，但不能以实施例来限制本发明。
图1至图4是本技术方案中盘式永磁电机的一个实施例，该盘式永磁电机结构为两侧定子中间转子，定子绕组为电枢绕组，磁极为圆环形的永磁磁极并在电机转子上；另外，本实施例中的盘式永磁电机及其控制器在结构上集成为一体。
见图1，印刷电路板PCB的电路按照盘式永磁电机绕组的绕线和接线进行设计和制成，形成印刷电路板PCB绕组1。见图2和图3，印刷电路板PCB绕组1与定子铁心2一起构成电机定子，其中定子铁心2为无槽铁心，两颗定子铁心2分别固定于后端机壳3和前端机壳4上面；两组印刷电路板PCB绕组1贴附在定子铁心2上，并通过螺钉分别固定于后端机壳3和前端机壳4上。圆环形的永磁磁极5固定于转轴6上，并与转轴6一起构成电机的转子，转轴6通过前后两颗轴承7支撑在后端机壳3和前端机壳4上。电机转子被夹在前后两颗电机定子之间，形成双定子双气隙的盘式永磁电机。见图3和图4，控制器电路板8与一颗电机定子共用电机前端机壳4，通过螺钉将控制器电路板8和控制器盖子9固定于前端机壳4上，形成了盘式永磁电机及其控制器一体化的结构。
以上所述之实施例只是本发明的几种实施例，发明人例举这些实施例，旨在说明本技术方案的实施方式，并非以此限制本发明的实施范围，比如，盘式永磁电机结构、印刷电路板PCB结构、电机控制器结构等都可以与上文中例举的实施例有所不同，故凡依本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种盘式永磁电机，包括定子组件、转子组件、轴系、壳体，其特征是气隙主磁场的方向为电机轴向方向；
定子组件为无槽结构或者无铁心结构；
产生电励磁的电枢绕组固定在定子上，所述的电枢绕组为印刷电路板结构；
转子磁极使用永磁材料制成；
所述的盘式永磁电机中无电刷和换向器。
2.根据权利要求1所述的盘式永磁电机，其特征是所述的电机由变频器或PLC进行控制。
3.根据权利要求3所述的盘式永磁电机，其特征是位置传感器集成在所述印刷电路板上。
4.根据权利要求3所述的盘式永磁电机，其特征是所述的电机与电机控制器在结构上集成为一体。
5.根据权利要求1所述的盘式永磁电机，其特征是所述电机的结构至少包括单定子单转子结构、双定子单转子结构、单定子双转子结构、多定子多转子结构。
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