CN103280905B

CN103280905B - 一种线圈绕组、组合式绕组及无槽无骨架永磁电机

Info

Publication number: CN103280905B
Application number: CN201310188734.2A
Authority: CN
Inventors: 蔡宏志; 毛建瓴
Original assignee: Changsha Meifupeilin Electronic Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Changsha Meifupeilin Electronic Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2013-05-20
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2033-05-20
Also published as: CN103280905A

Abstract

本发明公开了一种线圈绕组、组合式绕组及无槽无骨架永磁电机，这种线圈绕组由3*N组线圈周向均匀排布而成；所述的线圈绕组为带沿的、无盖的圆桶状绕组。组合式绕组由2个II型线圈绕组互相嵌套而成，或由一个I型线圈绕组和II型线圈绕组互相嵌套而成。该线圈绕组、组合式绕组及无槽无骨架永磁电机构造巧妙，外形美观，能实现电机的高满槽率。

Description

一种线圈绕组、组合式绕组及无槽无骨架永磁电机

技术领域

本发明涉及一种线圈绕组、组合式绕组及无槽无骨架永磁电机。

背景技术

无刷永磁电机采用无槽结构，克服了齿槽结构的缺陷，扩大了线圈绕组的分布空间，使电机运行平稳、功率重量比高、噪音低、工作性能可靠。但由于受线圈绕组结构、绕制工艺的局限，导致无槽结构无刷永磁电机仍存在功率密度低、损耗大、温升高而无法达到高效率的目的。

为使无槽无刷永磁电机达到高效率，现有技术【如专利CN101982930A，高效率三相无槽永磁电机，申请号2010105382343】是在无槽无刷永磁电机内使用非导磁材料制作的薄壁筒状有槽骨架，线圈绕组嵌入呈辐射状对称均匀分布的电机轴向行线槽内，并用环氧树脂灌封将线圈绕组定型成图5所示形状结构。当嵌入电机内的薄壁筒状有槽骨架相对占用的电机内部空间的比例小到可以忽略不计时，该技术解决了以前无槽结构电机存在的绕组槽满率低、功率密度低、损耗大、温升高等问题。但是，对于微小型永磁电机而言，由于受电机本身内部空间小的制约，电机内薄壁有槽骨架的存在相对占用了较大的电机内部空间，而且电机体积越小，相对占用的比例越高，电机的槽满率、功率密度自然也随之大幅下降。显然，在这种状况下，这一技术无法达到使无槽无刷永磁电机高效率的目的。此外，该技术的线圈绕制、嵌入方式沿用了传统的有槽电机绕组的生产工艺，工艺复杂、生产效率低。

总的来说，无刷永磁电机无槽结构技术的采用，克服了齿槽结构的缺陷；薄壁筒状有槽骨架无槽结构技术的采用，进一步解决了无槽结构电机存在的绕组槽满率低、功率密度低等问题，使无刷永磁电机达到高效率，但其效果却明显受到了骨架在电机内相对占有的空间比例限制和制约，而且工艺复杂、生产效率低。因此，有必要设计一种全新的无槽无骨架永磁电机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种线圈绕组、组合式绕组及无槽无骨架永磁电机，该线圈绕组、组合式绕组及无槽无骨架永磁电机构造巧妙，外形美观，能实现电机的高满槽率。

发明的技术解决方案如下：

一种线圈绕组，又称II型线圈绕组，由3*N组线圈周向均匀排布而成；N为自然数；每一个线圈由2个竖直的位于左右侧的有效导体段和连接2个有效导体段的连接段组成；2个连接段分别为上连接段和下连接段；

且所有的上连接段相对于整个线圈绕组外翻形成一个水平的沿状构件，而所有的下连接段相对于整个线圈绕组内收形成一个水平的底状构件；

每一个线圈的左边的有效导体段与左相邻线圈的右边的有效导体段压接在一起；每一个线圈的右边的有效导体段与右相邻线圈的左边的有效导体段压接在一起；

每一个线圈具有2个引出端；

每一个线圈的两个竖直的有效导体段与两个连接段围成一个侧向开口；

所述的线圈绕组为带沿的、无盖的圆桶状绕组。

所述的N为1～5之间的自然数。【N可以很大，主要是受绕组直径的，强度的限制。】

一种组合式绕组，由2个前述的线圈绕组互相嵌套而成：【II型线圈绕组+II型线圈绕组的情况】即一个线圈绕组整体上从另一个线圈绕组的上方插装在另一个线圈绕组内；且任一个线圈绕组的有效导体段完全嵌入到另一个线圈绕组的侧向开口中；

所述的组合式绕组具有周向均匀分布的M组引出线，M＝6*N；每一组引出线对应一个线圈的2个引出端；第i组引出线与第i+2组引出线短接；i＝1，2，...，M-2。

一种组合式绕组，由一个I型线圈绕组和II型线圈绕组互相嵌套而成；【I型线圈绕组+II型线圈绕组的情况】

所述的I型线圈绕组由3*N组线圈周向均匀排布而成；N为自然数；每一个线圈由2个竖直的位于左右侧的有效导体段和连接2个有效导体段的连接段组成；2个连接段分别为上连接段和下连接段；

所有的上连接段相对于整个线圈绕组外翻形成一个水平的沿状构件，所有的下连接段相对于整个线圈绕组外翻形成一个水平的沿状构件；

每一个线圈具有2个引出端；

所述的线圈绕组为具有上沿和下沿、纵截面为工字型的绕组。

嵌套的方式为：II型线圈绕组整体上从I型线圈绕组的上方插装在I型线圈绕组内；且任一个线圈绕组的有效导体段完全嵌入到另一个线圈绕组的侧向开口中。

一种无槽无骨架永磁电机，其特征在于，在无槽的定子上设有I型线圈绕组+II型线圈绕组形成的组合式绕组。

一种无槽无骨架永磁电机，其特征在于，在无槽的定子上设有II型线圈绕组+II型线圈绕组形成的组合式绕组。

有益效果：

本发明的线圈绕组、组合式绕组及无槽无骨架永磁电机，涉及到的I型线圈绕组和II型线圈绕组均为自成一体的绕组结构，使线圈绕制、定型能分别独立完成，如同模块化零部件，绕组的制作工艺简单、嵌入方便、生产效率高；I型线圈绕组和II型线圈绕组的形状结构，使I型线圈绕组和II型线圈绕组的不同嵌入组合均能形成空间互补，紧密衔接。而无骨架的嵌入组合方式，则最大限度地释放出了电机绕组的分布空间。绕组结构和嵌入组合方式二者结合，使电机的内部空间得到了充分利用，从而也使电机的槽满率和功率密度得到了最大限度的提高。

本发明的优点体现在：

1.采用独特的无槽无骨架结构，--针对微小型电机有突出的优势，比如直径16mm、6mm、5mm甚至3mm的电机，若采用有骨架的结构，几乎无法做到尺寸如此小的电机。

2.槽满率高，可以达到理论上的最大值，输出效率高。

具有这个优点的主要原因是采用无骨架的结构，没有任何外部因素(如骨架的采用)影响槽满率。

3.能极大地简化制备工艺

无论成型、绕线、嵌入均操作简单，易于实施，适合自动化生成。

4.使得电机可以做到尺寸更小。

同样，由于采用了无槽无骨架的构造，使得制备尺寸极小的电机称为可能，这是其他传统构造的电机无法实现的。

综上所述，本发明自成一体的线圈绕组结构和无骨架嵌入组合方式，不仅使线圈绕组的生产工艺既简便又高效，而且使得无槽电机内的空间得到了充分的利用，最大限度的提高了无槽电机的槽满率和功率密度，尤其应用于微小型无槽永磁电机领域效果更为显著，实现了真正意义上的无骨架无槽结构和高效率。

附图说明

图1为11型线圈绕组的结构示意图；

图2为2个11型线圈绕组嵌套形成的组合式绕组的结构示意图；

图3为I型线圈绕组的结构示意图；

图4为1个I型线圈绕组和1个11型线圈绕组嵌套形成的组合式绕组的结构示意图。

图5为现有的无槽有骨架电机的定子结构示意图。

标号说明：1-侧向开口，2-引出线，3-上连接段，4-有效导体段，5-下连接段。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

如图1-4所示，

(1)一种情况：2个11型线圈绕组嵌套形成的组合式绕组

(2)另一种情况：1个I型线圈绕组和1个11型线圈绕组嵌套形成的组合式绕组

I型线圈绕组和线圈II型线圈绕组由相同个数的、多个线圈组成，且每个线圈的线径和匝数一致。

两种绕组线圈用相同的绕线骨架和自粘漆包线分别在高速绕线机上一次性绕制。(骨架不留在绕组中，可重复使用)

绕线骨架采用在绕组成型过程中可拆除结构，配合使用成型工装，并利用漆包线自粘特性，能轻松简单地分别将绕制好的线圈加工定型成图1所示的II型线圈绕组和图3所示的I型线圈绕组。

I型线圈绕组和II型线圈绕组采用三角型接法分别有A、B、C三个引出端【3个线圈共6根线，然后两两短接，形成3个引出端】，在嵌入组合时，将二个绕组对应的A，B，C引出线并联，构成一个对称的均匀分布的整体绕组。由并联而产生的整体绕组A，B，C引出线与电机的驱动连接器连接。二个绕组对应的A，B，C引出线并联，降低了线圈的内阻。

线圈I型线圈绕组和线圈II型线圈绕组采用二种嵌入组合方式：

组合一：II型线圈绕组中嵌入另一个II型线圈绕组(见图2)。该组合由二个II型线圈绕组单独成型后嵌入组合。

组合二：I型线圈绕组中嵌入线圈II型线圈绕组(见图4)。该组合I型线圈绕组在定子中成型后嵌入II型线圈绕组。--这种组合可以做到轴向尺寸更短。这种组合要求I型线圈绕组与定子一体成型；

因此，组合二的电机轴向尺寸较组合一小(由于组合一中I型线圈绕组的下沿在定子外，能充分利用定子的轴向长度)，组合一的嵌入组合操作较组合一简便。

以上实施例给出了N＝1时的绕组情况，需要说明的是，对于N＝2甚至N＞2时的情况，本领域的普通技术人员完全可以采用同样的方法绕制，例如N＝2时，一个I型线圈绕组或II型线圈绕组由均匀分布的6组线圈组成，即A相线圈、B相线圈和C相线圈各2组，同相的线圈并联；组合式绕组线圈的嵌套方式是相同的。因而，不必做详细的说明，本领域的技术人员应该知道，本发明的实施例不限于前述支持的实例，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种线圈绕组，其特征在于，用于无槽无骨架永磁电机，由3*N组线圈周向均匀排布而成；N为自然数；每一个线圈由2个竖直的位于左右侧的有效导体段和连接2个有效导体段的连接段组成；2个连接段分别为上连接段和下连接段；

每一个线圈具有2个引出端；

所述的线圈绕组为带沿的、无盖的圆桶状绕组。

2.根据权利要求1所述的线圈绕组，其特征在于，所述的N为1～5之间的自然数。

3.一种组合式绕组，其特征在于，用于无槽无骨架永磁电机，由2个如权利要求1或2所述的线圈绕组互相嵌套而成：即一个线圈绕组整体上从另一个线圈绕组的上方插装在另一个线圈绕组内；且任一个线圈绕组的有效导体段完全嵌入到另一个线圈绕组的侧向开口中；

所述的组合式绕组具有周向均匀分布的M组引出线，M＝6*N；每一组引出线对应一个线圈的2个引出端；第i组引出线与第i+2组引出线短接；i＝1，2，…,M-2。

4.一种组合式绕组，其特征在于，用于无槽无骨架永磁电机，由一个I型线圈绕组和II型线圈绕组互相嵌套而成；

每一个线圈具有2个引出端；

所述的I型线圈绕组为具有上沿和下沿、纵截面为工字型的绕组；

所述的II型线圈绕组为权利要求1或2所述的线圈绕组；

5.一种无槽无骨架永磁电机，其特征在于，在无槽的定子上设有如权利要求3所述的组合式绕组；

线圈绕组用绕线骨架和自粘漆包线在高速绕线机上一次性绕制。

6.一种无槽无骨架永磁电机，其特征在于，在无槽的定子上设有如权利要求4所述的组合式绕组；

I型线圈绕组和II型线圈绕组这两种线圈绕组用相同的绕线骨架和自粘漆包线分别在高速绕线机上一次性绕制。