CN105186748B - 径向无铁芯永磁电机的定子绕组结构及电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种径向无铁芯永磁电机的定子绕组结构。它包括有若干个封闭的绕组线圈，绕组线圈包括有一对等长且平行的径向有效段和分别连接设置在两径向有效段上、下端部的上无效段和下无效段，各绕组线圈之间沿圆周错开相同的夹角且通过各自的上无效段及下无效段分别叠压形成上叠合部和下叠合部，各绕组线圈上的径向有效段相互之间成平行设置且位于同一圆柱面上。各绕组线圈相互叠合后形成稳定的结构，在定子浇注时无需对每个绕组线圈进行单独固定，大大简化了定子的加工工艺，本发明无需另外的骨架来支撑配合，结构简单，制成的电机体积小，有利于提高电机的空间利用率。

Description

径向无铁芯永磁电机的定子绕组结构及电机
技术领域
本发明涉及一种电机，尤其是涉及一种径向无铁芯永磁电机的定子绕组结构及具有该定子绕组结构的电机。
背景技术
现有的径向无铁芯电机的定子，由于定子中不存在铁芯槽，因而定子在生产加工过程中，其绕组线圈存在难固定的缺陷，使得定子的加工工艺较为复杂。同时，电机绕组导线的布线结构无法使磁场最大化利用，功率密度低，体现为电机特性非常软，所以不能当功率型电机用，通常只能用作小型、微型电机或风力发电机。
发明内容
本发明提供了一种各绕组线圈相互之间叠合成整体的径向无铁芯永磁电机的定子绕组结构；解决现有技术中存在的绕组线圈难固定、功率密度低的问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种径向无铁芯永磁电机的定子绕组结构，包括有若干个封闭的绕组线圈，其特征在于：所述的绕组线圈包括有一对等长且平行的径向有效段和分别连接设置在两径向有效段上、下端部的上无效段和下无效段，各绕组线圈之间沿圆周错开相同的夹角且通过各自的上无效段及下无效段分别叠压形成上叠合部和下叠合部，各绕组线圈上的径向有效段相互之间成平行设置且位于同一圆柱面上。利用各绕组线圈上的上无效段和下无效段分别进行叠压，因此各绕组线圈相互叠合后形成稳定的结构，在定子浇注时无需对每个绕组线圈进行单独固定，大大简化了定子的加工工艺，本发明无需另外的骨架来支撑配合，结构简单，制成的电机体积小，有利于提高电机的空间利用率；各绕组线圈上的径向有效段相互之间成平行设置且位于同一圆柱面上，且各绕组线圈通过连接在两径向有效段上、下端部的上无效段和下无效段分别进行叠压成圆柱状，因此，可以使圆柱面上的径向有效段的分布更加密集，大大提高了绕组的磁通密度，功率密度高；绕组线圈通过上无效段及下无效段分别叠压形成上叠合部和下叠合部，当本发明浇注成定子的，上叠合部和下叠合部的结构设置极大地提高了定子的结构强度，结构稳定性好。
作为优选，各绕组线圈上的上无效段位于同一圆柱面上，且两两相邻的绕组线圈上的上无效段重叠部分对应的弧度为上无效段对应弧度的1/3。各绕组线圈上的上无效段位于同一圆柱面上，因此，当各绕组线圈上的上无效段相互叠压后形成的上叠合部整体呈圆柱状，上叠合部叠合形成的体积较小，叠合的牢固性较好，两两相邻的绕组线圈上的上无效段重叠部分对应的弧度为上无效段对应弧度的1/3，使得本发明上的径向有效段在圆柱面内均匀分布，确保了绕组整体的一致性，从而使绕组的满槽率和产生的电磁场利用率更高。
作为优选，各绕组线圈上的下无效段位于同一圆柱面上，且两两相邻的绕组线圈上的下无效段重叠部分对应的弧度为下无效段对应弧度的1/3。下无效段的结构设置与上无效段的结构设置同理。
作为优选，所述的上无效段包括有上凸部和上凹部，上凸部和上凹部均为弧线段且两者呈光滑连接，所述的上凸部和上凹部所对应的弧度为相同且上凸部沿两者连接点的切线方向转动后与上凹部为重合设置。上无效段上设置为弧线段的上凸部和上凹部，且上凸部沿两者连接点的切线方向转动后与上凹部为重合设置，因此，各绕组线圈在叠合时，后一个绕组线圈的上凸部叠压在前一个绕组线圈的上凹部上，使得两个绕组线圈上的径向有效段保持在同一高度，整个绕组按此方式依次叠合而成，成型方便，叠合时各绕组线圈的上无效段之间不易扭曲错乱，叠合效果好。
作为优选，所述的下无效段包括有下凸部和下凹部，下凸部和下凹部均为弧线段且两者呈光滑连接，所述的下凸部和下凹部所对应的弧度为相同且下凸部沿两者连接点的切线方向转动180°后与下凹部为重合设置。下无效段的结构设置与上无效段的结构设置同理。
作为优选，所述的上无效段和下无效段均位于径向有效段的外侧。上无效段位于径向有效段的外侧，即各绕组线圈相互叠合后，上无效段位于径向有效段排列形成的圆柱面的外侧，因此，各绕组线圈的上无效段在相互叠压时不易扭曲错乱，叠合方便。同理，下无效段设置成位于径向有效段的外侧。
作为优选，所述的上无效段和下无效段为上下对称设置。上无效段和下无效段为上下对称设置，因此，当相互之间的绕组线圈在叠合时，有利于径向有效段处于相同的高度，各绕组线圈叠合后牢固性较好，径向有效段不易上下松动。
作为优选，所述的上叠合部和下叠合部的高度分别是上无效段或下无效段厚度的两倍或两倍以上。绕组线圈是有导线整体绕制而成，因此，绕组线圈上个部位的截面形成和大小均为相同的，由于每个绕组线圈的上无效段上都叠压有2个其他绕组线圈的上无效段，因此，把上叠合部的高度设置成上无效段或下无效段厚度的两倍或两倍以上，使得各绕组线圈的上无效段在叠压时不易被压坏，提高产品合格率；同理，下叠合部的高度也设置为上无效段或下无效段厚度的两倍或两倍以上。
一种径向无铁芯永磁电机，包括有定子绕组，其特征在于：所述的定子绕组为上述的定子绕组结构。由于上述的定子绕组结构具有上述的技术效果，具有该定子绕组结构的径向无铁芯永磁电机也具有相同的技术效果，制成的电机体积小，功率大，可以当做功率型电机使用。
因此，本发明相比现有技术具有以下特点：1.利用各绕组线圈上的上无效段和下无效段分别进行叠压，各绕组线圈相互叠合后形成稳定的结构，定子的加工工艺简单，结构简单，制成的电机体积小，电机的空间利用率高；2.各绕组线圈上的径向有效段相互之间成平行设置且位于同一圆柱面上，且各绕组线圈通过连接在两径向有效段上、下端部的上无效段和下无效段分别进行叠压成圆柱状，圆柱面上的径向有效段的分布更加密集，绕组的磁通密度大，功率密度高；3.绕组线圈通过上无效段及下无效段分别叠压形成上叠合部和下叠合部，浇注成定子的，极大地提高了定子的结构强度，结构稳定性好。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是本发明的俯视图；
附图3是本发明的主视图；
附图4是3个绕组线圈相互叠合时的结构示意图；
附图5是利用本发明制成的定子的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1见图1、图3、图5，一种径向无铁芯永磁电机的定子绕组结构，包括有若干个封闭的绕组线圈1，绕组线圈1包括有一对等长且平行的径向有效段11和分别连接设置在两径向有效段11上、下端部的上无效段12和下无效段13，各绕组线圈1之间沿圆周错开相同的夹角且通过各自的上无效段12及下无效段13分别叠压形成上叠合部2和下叠合部3，各绕组线圈1上的径向有效段11相互之间成平行设置且位于同一圆柱面上。利用各绕组线圈上的上无效段和下无效段分别进行叠压，因此各绕组线圈相互叠合后形成稳定的结构，在定子浇注时无需对每个绕组线圈进行单独固定，大大简化了定子的加工工艺，本发明无需另外的骨架来支撑配合，结构简单，制成的电机体积小，有利于提高电机的空间利用率；各绕组线圈上的径向有效段相互之间成平行设置且位于同一圆柱面上，且各绕组线圈通过连接在两径向有效段上、下端部的上无效段和下无效段分别进行叠压成圆柱状，因此，可以使圆柱面上的径向有效段的分布更加密集，大大提高了绕组的磁通密度，功率密度高；绕组线圈通过上无效段及下无效段分别叠压形成上叠合部和下叠合部，当本发明浇注成定子的，上叠合部和下叠合部的结构设置极大地提高了定子的结构强度，结构稳定性好。
见图1、图2，各绕组线圈1上的上无效段12位于同一圆柱面上，且两两相邻的绕组线圈1上的上无效段12重叠部分对应的弧度为上无效段12对应弧度的1/3。各绕组线圈上的上无效段位于同一圆柱面上，因此，当各绕组线圈上的上无效段相互叠压后形成的上叠合部整体呈圆柱状，上叠合部叠合形成的体积较小，叠合的牢固性较好，两两相邻的绕组线圈上的上无效段重叠部分对应的弧度为上无效段对应弧度的1/3，使得本发明上的径向有效段在圆柱面内均匀分布，确保了绕组整体的一致性，从而使绕组的满槽率和产生的电磁场利用率更高。同理，各绕组线圈1上的下无效段13位于同一圆柱面上，且两两相邻的绕组线圈1上的下无效段13重叠部分对应的弧度为下无效段13对应弧度的1/3。
见图4，上无效段12包括有上凸部121和上凹部122，上凸部121和上凹部122均为弧线段且两者呈光滑连接，所述的上凸部121和上凹部122所对应的弧度为相同且上凸部121沿两者连接点的切线方向转动180°后与上凹部122为重合设置。上无效段上设置为弧线段的上凸部和上凹部，且上凸部沿两者连接点的切线方向转动180°后与上凹部为重合设置，因此，各绕组线圈在叠合时，后一个绕组线圈的上凸部叠压在前一个绕组线圈的上凹部上，使得两个绕组线圈上的径向有效段保持在同一高度，整个绕组按此方式依次叠合而成，成型方便，叠合时各绕组线圈的上无效段之间不易扭曲错乱，叠合效果好。下无效段13包括有下凸部131和下凹部132，下凸部131和下凹部132均为弧线段且两者呈光滑连接，所述的下凸部131和下凹部132所对应的弧度为相同且下凸部131沿两者连接点的切线方向转动180°后与下凹部132为重合设置。下无效段的结构设置与上无效段的结构设置同理。
见图1、图2，图3，上无效段12和下无效段13均位于径向有效段11的外侧。上无效段位于径向有效段的外侧，即各绕组线圈相互叠合后，上无效段位于径向有效段排列形成的圆柱面的外侧，因此，各绕组线圈的上无效段在相互叠压时不易扭曲错乱，叠合方便。同理，下无效段也设置成位于径向有效段的外侧。
见图1、图3、图4，上无效段12和下无效段13为上下对称设置。上无效段和下无效段为上下对称设置，因此，当相互之间的绕组线圈在叠合时，有利于径向有效段处于相同的高度，各绕组线圈叠合后牢固性较好，径向有效段不易上下松动。
见图3，上叠合部2和下叠合部3的高度分别是上无效段12或下无效段13厚度的两倍或两倍以上。绕组线圈是有导线整体绕制而成，因此，绕组线圈上个部位的截面形成和大小均为相同的，由于每个绕组线圈的上无效段上都叠压有2个其他绕组线圈的上无效段，因此，把上叠合部的高度设置成上无效段或下无效段厚度的两倍或两倍以上，使得各绕组线圈的上无效段在叠压时不易被压坏，提高产品合格率；同理，下叠合部的高度也设置为上无效段或下无效段厚度的两倍或两倍以上。
一种径向无铁芯永磁电机，包括有定子绕组，定子绕组为上述的定子绕组结构。由于上述的定子绕组结构具有上述的技术效果，具有该定子绕组结构的径向无铁芯永磁电机也具有相同的技术效果，制成的电机体积小，功率大，可以当做电机使用。其余结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本发明可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为脱离本发明的范围。所有这样的对所述领域技术人员显而易见的修改将包括在本权利要求的范围之内。

Claims (4)

1.一种径向无铁芯永磁电机的定子绕组结构，包括有若干个封闭的绕组线圈(1)，其特征在于：所述的绕组线圈(1)包括有一对等长且平行的径向有效段(11)和分别连接设置在两径向有效段(11)上、下端部的上无效段(12)和下无效段(13)，各绕组线圈(1)之间沿圆周错开相同的夹角且通过各自的上无效段(12)及下无效段(13)分别叠压形成上叠合部(2)和下叠合部(3)，各绕组线圈(1)上的径向有效段(11)相互之间成平行设置且位于同一圆柱面上，各绕组线圈(1)上的上无效段(12)位于同一圆柱面上，且两两相邻的绕组线圈(1)上的上无效段(12)重叠部分对应的弧度为上无效段(12)对应弧度的1/3，各绕组线圈(1)上的下无效段(13)位于同一圆柱面上，且两两相邻的绕组线圈(1)上的下无效段(13)重叠部分对应的弧度为下无效段(13)对应弧度的1/3，所述的上无效段(12)包括有上凸部(121)和上凹部(122)，上凸部(121)和上凹部(122)均为弧线段且两者呈光滑连接，所述的上凸部(121)和上凹部(122)所对应的弧度为相同且上凸部(121)沿两者连接点的切线方向转动180°后与上凹部(122)为重合设置，所述的下无效段(13)包括有下凸部(131)和下凹部(132)，下凸部(131)和下凹部(132)均为弧线段且两者呈光滑连接，所述的下凸部(131)和下凹部(132)所对应的弧度为相同且下凸部(131)沿两者连接点的切线方向转动180°后与下凹部(132)为重合设置，所述的上无效段(12)和下无效段(13)均位于径向有效段(11)的外侧。
2.根据权利要求1所述的径向无铁芯永磁电机的定子绕组结构，其特征在于：所述的上无效段(12)和下无效段(13)为上下对称设置。
3.根据权利要求1所述的径向无铁芯永磁电机的定子绕组结构，其特征在于：所述的上叠合部(2)和下叠合部(3)的高度分别是上无效段(12)或下无效段(13)厚度的两倍或两倍以上。
4.一种径向无铁芯永磁电机，包括有定子绕组，其特征在于：所述的定子绕组为权利要求1至3任一项所述的定子绕组结构。
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