CN106849437A - 一种电枢绕组及径向磁场永磁无铁芯同步电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电枢绕组及具有该电枢绕组的径向磁场永磁无铁芯同步电机，电枢绕组采用内线圈阵列环与外线圈阵列环双层线圈结构，且内线圈阵列环的第一线圈与外线圈阵列环的第二线圈之间交错对应，在有限空间内最大程度上提高磁场的分布密度，能够有效地减少电枢绕组的磁间隙，提高磁效率，从而提高径向磁场盘式电机的效率。使用添加导热体的环氧树脂固封，对提高电枢绕组的散热性能具有决定性的作用，是制作大功率径向磁场盘式电机的关键。

Description

一种电枢绕组及径向磁场永磁无铁芯同步电机

技术领域

本发明涉及电机领域，具体涉及一种有效地减少电枢绕组的磁间隙，提高磁效率的电枢绕组及具有该电枢绕组的径向磁场永磁无铁芯同步电机。

背景技术

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上时，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，在定子每次套设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，注塑或者灌注呈一体成型的工艺，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）所示。

发明内容

为此，本发明通过改善电枢绕组的线圈排布设计，提高径向磁场电机电枢绕组的磁效率，进而提高径向磁场电机效率。

为达到上述目的，本发明提供的一种电枢绕组，包括多个第一线圈及第二线圈，所述第一线圈及第二线圈均呈中空框型的线圈，其具体包括二电磁工作段及连接在二电磁工作段之间的二延长连接段，多个第一线圈以电磁工作段的长度方向为轴向方向依次排列组成一圆筒形的内线圈阵列环，多个第二线圈以电磁工作段的长度方向为轴向方向依次排列在内线圈阵列环的外围组成一圆筒形的外线圈阵列环，所述内线圈阵列环的每一个第一线圈与外线圈阵列环的每一个第二线圈之间均是交错对应设置的。

本发明的一种优选方案，所述内线圈阵列环的所述第一线圈与所述外线圈阵列环的第二线圈的电磁工作段均共处于同一圆筒侧壁面。

进一步的，在所述第一线圈或第二线圈的二延长连接段均呈隆起设置形成一让位结构，以使所述第一线圈或第二线圈隆起的延长连接段在交错重叠处让位于第二线圈或第一线圈的延长连接段，进而使第一线圈与第二线圈的电磁工作段均共处于同一圆筒侧壁面。

进一步的，在所述第一线圈和第二线圈的二延长连接段均呈隆起设置形成一让位结构，所述第一线圈和第二线圈的延长连接段呈相互让位设置，进而使第一线圈与第二线圈的电磁工作段均共处于同一圆筒侧壁面。

进一步的，在所述第一线圈和第二线圈的其中一延长连接段均隆起设置形成一让位结构，且二者隆起的延长连接段相互让位于另一线圈的未隆起设置的延长连接段，进而使第一线圈与第二线圈的电磁工作段均共处于同一圆筒侧壁面。

本发明的另一种优选方案，所述内线圈阵列环与外线圈阵列环通过导热胶包覆固定。具体的，导热胶为导热硅胶或环氧树脂。

本发明还提供一种径向磁场永磁无铁芯同步电机，包括定子和转子，所述定子包括中空圆筒形的磁轭装置及固定设置在该磁轭装置内的如上述所述的电枢绕组，所述转子可旋转设置在设有电枢绕组的磁轭装置内。

进一步的，所述磁轭装置的内侧壁还阵列设有多个第一磁片，且相邻第一磁片的极性相反，所述转子包括转轴及阵列设置在转轴外周侧的多个第二磁片，且相邻第二磁片的极性相反，所述第二磁片与第一磁片分别位于电枢绕组的内圈和外圈。

通过本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：

电枢绕组采用内线圈阵列环与外线圈阵列环双层线圈结构，且内线圈阵列环的第一线圈与外线圈阵列环的第二线圈之间交错对应，在有限空间内最大程度上提高磁场的分布密度，能够有效地减少电枢绕组的磁间隙，提高磁效率，从而提高径向磁场盘式电机的效率。使用添加导热体的环氧树脂固封，对提高电枢绕组的散热性能具有决定性的作用，是制作大功率径向磁场盘式电机的关键。

附图说明

图1所示为实施例一中电枢绕组的部分裸露的结构示意图；

图2所示为实施例一中电枢绕组的第一线圈的结构示意图；

图3所示为实施例一中电枢绕组的第二线圈的结构示意图；

图4所示为实施例二中电枢绕组的去除包覆层的内部结构示意图；

图5所示为实施例二中电枢绕组的第一线圈的结构示意图；

图6所示为实施例二中电枢绕组的第二线圈的结构示意图；

图7所示为实施例中径向磁场永磁无铁芯同步电机的分解示意图；

图8所示为实施例中径向磁场永磁无铁芯同步电机的剖面示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

实施例一

参照图1至图3所示，本发明提供的一种电枢绕组10，包括多个第一线圈11及第二线圈12，所述第一线圈11及第二线圈12均为现有技术中把漆包线通过模具绕成固定形状（此为现有技术，在此不再详述），所述第一线圈11及第二线圈12均呈中空框型的线圈，其具体包括二电磁工作段及连接在二电磁工作段之间的二延长连接段，其中第一线圈11的电磁工作段（111、112）和延长连接段（113、114），第二线圈12的电磁工作段（121、122）和延长连接段（123、124）。多个第一线圈11以电磁工作段（111、112）的长度方向为轴向方向依次排列组成一圆筒形的内线圈阵列环，多个第二线圈12以电磁工作段（121、122）的长度方向为轴向方向依次排列在内线圈阵列环的外围组成一圆筒形的外线圈阵列环，所述内线圈阵列环的第一线圈11与外线圈阵列环的第二线圈12之间交错对应。所述第一线圈11的延长连接段（113、114）与电磁工作段（111、112）呈同一面。所述第二线圈12的二延长连接段（123、124）均呈隆起设置形成一让位结构，所述第二线圈12隆起的延长连接段（123、124）让位于第一线圈11的延长连接段（113、114），进而使所述第一线圈11与第二线圈12的电磁工作段均共处于同一圆筒侧壁面，很大程度上减小电枢绕组10的厚度，使得该电枢绕组10的结构紧凑。即相邻二第二线圈12的电磁工作段置于第一线圈11的中空结构内，相邻二第一线圈11的电磁工作段置于第二线圈12的中空结构内。所述内线圈阵列环与外线圈阵列环通过导热胶包覆固定形成包覆层13。进一步的，导热胶为导热硅胶或环氧树脂；再进一步的，为进一步提高导热胶的导热效率，可在导热胶内掺杂高导热材料，此为现有技术，不再详述。

本实施例中，第二线圈12的二延长连接段（123、124）隆起的高度为第一线圈11的厚度的1-1.5倍。本具体实施例中为1.2倍，目的在于在让位时不会与第一线圈11形成接触，确保因第一线圈11或第二线圈12的绝缘漆破损造成的短路，同时也能保持结构紧凑。相对的，第一线圈11与第二线圈12其结构设置也可以对换，第一线圈11的二延长连接段（113、114）均呈隆起设置形成一让位结构。

实施例二

参照图4、图5、图6所示，本实施例提供的电枢绕组10的结构与实施例一中的大致相同，唯一不同的是：本实施例中，所述第一线圈11和第二线圈12的其中一延长连接段均隆起设置形成一让位结构，且二者隆起的延长连接段相互让位于另一线圈的未隆起的延长连接段，进而使第一线圈与第二线圈的电磁工作段均共处于同一圆筒侧壁面。如图5、图6中，所述第一线圈11中上端的延长连接段113呈隆起设置，下端的延长连接段114不变。所述第二线圈12中，相应的上端的延长连接段123不变，下端的延长连接段124呈隆起设置，二者相互让位，形成如图4所示的电枢绕组10。

实施例三

本实施例提供的电枢绕组10的结构与实施例一中的大致相同，唯一不同的是：本实施例中，所述第一线圈11和第二线圈12的二延长连接段均呈隆起设置形成一让位结构，且隆起的高度为实施例一中隆起高度的一半即可。所述第一线圈11和第二线圈12的延长连接段呈相互让位设置，进而使所述第一线圈11与第二线圈12的电磁工作段均共处于同一圆筒侧壁面。

参照图7、图8所示，本发明还提供一种径向磁场永磁无铁芯同步电机，包括：定子和转子，所述定子包括中空圆筒形的磁轭装置20、如上述所述的电枢绕组10及多个第一磁片30，所述磁轭装置20的内壁面阵列设有布满卡接槽21，所述第一磁片30依次卡接设置在卡接槽21内，且相邻第一磁片30的极性相反，即相邻第一磁片30朝内方向的极性分别为N极和S极。所述电枢绕组10固定设置在安装有第一磁片30的磁轭装置20内。所述转子包括：转轴41及阵列设置在转轴41外周侧的多个第二磁片42，且相邻第二磁片42的极性相反，即相邻第二磁片42朝外方向的极性分别为N极和S极。所述转子可旋转设置在设有电枢绕组10的磁轭装置20内。同步电机的电枢绕组10通电后，第一线圈11和第二线圈12均产生与该电机的径向方向一致的磁场。

该电机采用双层磁铁，即电枢绕组10的内外层均设置磁片，增加磁通量；并有效减少磁间隙，进而增加了磁效率，达到增加功率密度和电机效率的目的。

通过本发明提供的技术方案，电枢绕组采用内线圈阵列环与外线圈阵列环双层线圈结构，且内线圈阵列环的第一线圈与外线圈阵列环的第二线圈之间交错对应，在有限空间内最大程度上提高磁场的分布密度，能够有效地减少电枢绕组的磁间隙，提高磁效率，从而提高径向磁场盘式电机的效率。使用添加导热体的环氧树脂固封，对提高电枢绕组的散热性能具有决定性的作用，是制作大功率径向磁场盘式电机的关键。同时电机采用双层磁铁，并有效减少磁间隙，进而增加了磁效率，达到增加功率密度和电机效率的目的。所以这种电机在电汽车、无人机、潜水艇等需要控制体积、控制重量、电源有限的机器上有更好的作用。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电枢绕组，其特征在于：包括多个第一线圈及第二线圈，所述第一线圈及第二线圈均呈中空框型线圈，其具体包括二电磁工作段及连接在二电磁工作段之间的二延长连接段，多个第一线圈以电磁工作段的长度方向为轴向方向依次排列组成一圆筒形的内线圈阵列环，多个第二线圈以电磁工作段的长度方向为轴向方向依次排列在内线圈阵列环的外围组成一圆筒形的外线圈阵列环，所述内线圈阵列环的每一个第一线圈与外线圈阵列环的每一个第二线圈之间均是交错对应设置的。

2.根据权利要求1所述的电枢绕组，其特征在于：所述内线圈阵列环的所述第一线圈与所述外线圈阵列环的第二线圈的电磁工作段均共处于同一圆筒侧壁面。

3.根据权利要求2所述的电枢绕组，其特征在于：在所述第一线圈或第二线圈的二延长连接段均呈隆起设置形成一让位结构，以使所述第一线圈或第二线圈隆起的延长连接段在交错重叠处让位于第二线圈或第一线圈的延长连接段，进而使第一线圈与第二线圈的电磁工作段均共处于同一圆筒侧壁面。

4.根据权利要求2所述的电枢绕组，其特征在于：在所述第一线圈和第二线圈的二延长连接段均呈隆起设置形成一让位结构，所述第一线圈和第二线圈的延长连接段呈相互让位设置，进而使第一线圈与第二线圈的电磁工作段均共处于同一圆筒侧壁面。

5.根据权利要求1所述的电枢绕组，其特征在于：在所述第一线圈和第二线圈的其中一延长连接段均隆起设置形成一让位结构，且二者隆起的延长连接段相互让位于另一线圈的未隆起设置的延长连接段，进而使第一线圈与第二线圈的电磁工作段均共处于同一圆筒侧壁面。

6.根据权利要求1所述的电枢绕组，其特征在于：所述内线圈阵列环与外线圈阵列环通过导热胶包覆固定。

7.一种径向磁场永磁无铁芯同步电机，包括定子和转子，其特征在于：所述定子包括中空圆筒形的磁轭装置及固定设置在该磁轭装置内的如上述权利要求1至6任一所述的电枢绕组，所述转子可旋转设置在设有电枢绕组的磁轭装置内。

8.根据权利要求7所述的径向磁场永磁无铁芯同步电机，其特征在于：所述磁轭装置的内侧壁还阵列设有多个第一磁片，且相邻第一磁片的极性相反，所述转子包括转轴及阵列设置在转轴外周侧的多个第二磁片，且相邻第二磁片的极性相反，所述第二磁片与第一磁片分别位于电枢绕组的内圈和外圈。