CN106941289A - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机，包括定子和可转动地安装到定子的转子，所述定子包括筒状磁芯、绕制到所述筒状磁芯的定子绕组；所述转子包括内圆筒、套设在内圆筒外的外圆筒、安装到内圆筒外壁的第一永磁体、以及安装到外圆筒内壁的第二永磁体；所述筒状磁芯位于所述第一永磁体、第二永磁体之间；所述第一永磁体形成P对磁极，所述第二永磁体形成P对磁极，其中P为大于1的整数；所述定子绕组为三相绕组，每相绕组包括n*P个并联的线圈元件，其中n为大于0的整数；所述第一永磁体的P对磁极中，每对磁极与3n个线圈元件对应。本发明能使反电动势曲线更接近正弦曲线。

Description

电机

技术领域

本发明涉及驱动领域，具体地，涉及一种无槽电机。

背景技术

一种传统的无槽电机的定子包括定子筒状磁芯以及绕制在筒状磁芯上的定子绕组，定子绕组由多个线圈元件组成，线圈元件对于电机至关重要，关系着制程、反电动势等等。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

为克服现有技术的问题，本发明提供一种电机，包括定子和可转动地安装到定子的转子，所述定子包括筒状磁芯、绕制到所述筒状磁芯的定子绕组；所述转子包括内圆筒、套设在内圆筒外的外圆筒、安装到内圆筒外壁的第一永磁体、以及安装到外圆筒内壁的第二永磁体；所述筒状磁芯位于所述第一永磁体、第二永磁体之间；所述第一永磁体形成P对磁极，所述第二永磁体形成P对磁极，其中P为大于1的整数；所述定子绕组为三相绕组，每相绕组包括n*P个并联的线圈元件，其中n为大于0的整数；所述第一永磁体的P对磁极中，每对磁极与3n个线圈元件对应。

作为本发明的一种改进方案，所述第一永磁体面朝所述筒状磁芯的磁极磁性与对应所述第二永磁体面朝所述筒状磁芯的磁极磁性相同。

作为本发明的一种改进方案，P为5。

作为本发明的一种改进方案，n为1，且电机的相宽为120度电角度。

作为本发明的一种改进方案，所述定子绕组采用Y形连接。

作为本发明的一种改进方案，n为2，且电机的相宽为60度电角度。

作为本发明的一种改进方案，所述定子绕组采用三角形连接。

作为本发明的一种改进方案，所述线圈元件由绕制到所述筒状磁芯上的奇数层线圈组成。

作为本发明的一种改进方案，每个线圈元件的奇数层线圈中，较内层的线圈由若干互相紧挨的线匝顺次排列形成。

作为本发明的一种改进方案，所述线圈元件由绕制到所述筒状磁芯上的三层线圈组成。

作为本发明的一种改进方案，所述线圈元件由一根无间断的导线绕制而成。

作为本发明的一种改进方案，所述筒状磁芯的两个轴向端设有环状绝缘垫，所述环状绝缘垫远离所述筒状磁芯的一面为弧形表面，所述绕组沿着所述弧形表面弯折。

作为本发明的一种改进方案，所述环状绝缘垫上设用于将相邻的线圈元件隔开的分隔结构。

本发明提供的电机，定子磁芯无绕线齿从而也叫无槽电机，定子绕组直接绕设于筒状磁芯上，使定子绕组的每相绕组包括n*P个并联的线圈元件，其中n为大于0的整数；所述第一永磁体的P对磁极中，每对磁极与3n个线圈元件对应，从而使得反电动势曲线更接近正弦曲线。

通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1为本发明实施例的电机的结构示意图。

图2为本发明第一实施例的电机的简化示意图。

图3为本发明第一实施例的定子的结构示意图。

图4为本发明第一实施例的环形绝缘垫的结构示意图。

图5为本发明第一实施例的定子的剖视图。

图6为本发明实施例的线圈连接盘的结构示意图。

图7为本发明第一实施例的线圈元件电联的电路示意图。

图8为本发明第二实施例的电机的简化示意图。

图9为本发明第二实施例的线圈元件电联的电路示意图。

图10为本发明第二实施例的定子的剖视图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明提供一种电机，包括定子20和可转动地安装到电机定子20的转子。定子20包括固定支架24、安装到固定支架24的筒状磁芯23、安装于筒状磁芯23的两个轴向端的环状绝缘垫21、绕制到筒状磁芯23的定子绕组30。固定支架24中心具有柱状的毂部25，毂部25的两端安装有滚动轴承26。筒状磁芯23环绕毂部25。本实施例中，筒状磁芯23、环状绝缘垫21和定子绕组30作为一个整体被固定到固定支架24，例如，通过注塑的方式固定到固定支架24。

转子包括转轴51、固定到转轴51的连接结构53、固定到连接结构53且环绕转轴51的外圆筒56、固定到连接结构53且位于外圆筒56内侧的内圆筒58，以及安装到外圆筒56内壁的第二永磁体57、安装到内圆筒58外壁的第一永磁体59。转子的转轴51被轴承26支撑并安装到柱状的毂部25，从而使转子能够相对于定子转动。筒状磁芯23位于第一永磁体59、第二永磁体57之间。第一永磁体59沿径向极化，沿周向交替排列，共形成P对磁极，相邻磁极的极性相反，其中P为大于1的整数。第二永磁体57也沿径向极化，沿周向交替排列，形成P对磁极，相邻磁极的极性相反；且第一永磁体59面朝筒状磁芯23的磁极磁性与对应第二永磁体57面朝筒状磁芯23的磁极磁性相同。本实施例中，连接结构53的为圆盘形，在连接结构53的中心设有轴向延伸的毂部54。毂部54固定到转轴51，外圆筒56和内圆筒58固定到连接板53，从而使外圆筒56和内圆筒58跟随转轴一起转动。

定子绕组30为三相绕组，每相绕组包括n*P个并联的线圈元件31，其中n为大于0的整数；上述第一永磁体的P对磁极中，每对磁极与3n个线圈元件对应，类似地，上述第二永磁体的P对磁极中，每对磁极与3n个线圈元件对应。

请同时参照图2至图5，在本实施例中，P取值为5，n取值为1，即，第一永磁体59共形成5对(即，P对)磁极，第二永磁体57共形成5对(即，P对)磁极。每相绕组包括5个(即，n*P)并联的线圈元件31，三相绕组共具有15个线圈元件。第一永磁体59或第二永磁体57的5对磁极中，每对磁极(即一对相邻的N极和S极)与3个(即，3n)线圈元件31对应，此时电机的相宽(phase band)为120度电角度。

在具体实施时，环状绝缘垫21上可设置多个分隔结构如分隔柱29，用于将相邻的线圈元件31隔开。筒状磁芯23的外壁可覆有绝缘薄膜22，当然，由于环状绝缘垫21的设置，筒状磁芯23的上表面及下表面可以不必覆盖绝缘薄膜。

如图4和图5所示，分隔柱29靠近环状绝缘垫21的外边缘设置；虽然图中未显示，但在实际应用中，分隔柱29还可以沿筒状磁芯的轴向向另一端的环状绝缘垫21延伸。环状绝缘垫21的远离所述筒状磁芯的表面28为平滑的表面，使线圈元件的绕线能沿所述平滑的表面进行平滑地弯曲与转向，使线圈能更好地绕制在筒状磁芯23上。

线圈元件31由绕制到筒状磁芯上的奇数层线圈组成，例如一层、三层或五层；每个线圈元件的奇数层线圈中，较外层的线圈绕制与较内层的线圈外侧，较内层的线圈由若干互相紧挨的线匝顺次排列形成，如此，较外层的线圈的线匝就不会落入较内层。

因为每个绕组由奇数层线圈组成，所以，对于先后绕制的第一线圈元件、第二线圈元件，第一线圈元件的末端线端与第二线圈元件的始端线端相邻；绕制到筒状磁芯的多个线圈元件31可以由一根无间断的导线连续绕制而成。

当第一线圈元件由超过一层的奇数层线圈组成，第一线圈元件的最内层线圈的形成方向为逐渐靠近第二线圈元件的方向，第一线圈元件任意两层相邻线圈的形成方向相反。

具体地，在本实施例中，如图5所示，线圈元件31由绕制到筒状磁芯上的三层线圈组成。具体地，在绕制当前线圈元件时，紧贴筒状磁芯以及环状绝缘垫绕制第一层线圈61，且相邻的线匝之间不存在空隙，彼此紧贴，优选地，第一层线圈从左到右逐渐覆盖两个分隔柱之间的环状绝缘垫部分；第二层线圈62绕制在第一层线圈61上，同样相邻的线匝之间不存在空隙，彼此紧贴，优选地，第二层线圈62从右到左逐渐覆盖两个分隔柱之间的第一层线圈；第三层线圈63绕制在第二层线圈62上，相邻的线匝之间可以存在空隙，在本实施例中，第三层线圈63的线匝之间同样不存在空隙，彼此紧贴。第三层线圈63绕制结束后，相当于当前线圈元件已绕制完毕，可以在当前线圈元件的右侧继续绕制下一个线圈元件。每个线圈元件的层数越多，对应的线圈匝数就越多。每个线圈元件具有奇数层线圈，就能确保当前线圈元件的末端端部与下一个线圈元件的始端端部靠得很近，有效地减少了线圈元件的端部长度。

线圈元件31在电路上呈并联关系，在具体实施时，请参照图6，图6为本发明实施例的线圈连接盘的结构示意图。线圈连接盘40的主体框架48为一个绝缘圆环，第一供电线路41沿绝缘圆环周向设置在主体框架48上，第一供电线路41上设有多个第一挂钩42；第二供电线路43沿绝缘圆环周向设置在主体框架48上第一供电线路41的外围，第二供电线路43上设有多个第二挂钩44；第三供电线路45沿绝缘圆环周向设置在主体框架48上第二供电线路43的外围，第三供电线路45上设有多个第三挂钩46。上述第一挂钩42、第二挂钩44、第三挂钩46顺次地、交替地排列，即以第一挂钩42、第二挂钩44、第三挂钩46作为一个单位重复排列。每个线圈元件的两个端部分别与相邻第一挂钩42、第二挂钩44或第三挂钩46相连。本实施例中，线圈元件31采取如图7所示的三角形连接方式。其中，A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、B4、C4、A5、B5、C5表示线圈元件，U、V、W表示三条供电线路，即上述的第一供电线路、第二供电线路以及第三供电线路。

如图8所示，在本实施例中，P取值为5，即，第一永磁体59共形成5对(即，P对)磁极，第二永磁体57共形成5对(即，P对)磁极。与上一实施例不同的是，在本实施例中，n的取值为2，因此，每相绕组包括10个(即，n*P)并联的线圈元件32，三相定子绕组30共包括30个线圈元件32。第一永磁体59或第二永磁体57的5对磁极中，每对磁极与6个线圈元件32对应，此时电机的相宽为60度电角度。在线圈元件32的电路连接上采取如图9所示的Y形连接方式，同样可以使用如图6所示的线圈连接盘，但所有的线圈元件还需要与一根导线或导电圈相连。如图10所示，在本实施例中，每个线圈元件32仅由一层线圈组成。

本发明提供的电机，转子的第一永磁体、第二永磁体形成的P对磁极中，定子绕组的每相绕组包括n*P个并联的线圈元件，其中n为大于0的整数；每对磁极与3n个线圈元件对应，从而使得反电动势曲线更接近正弦曲线；线圈元件的线圈采用奇数层线圈，从而使每个线圈元件采用一根无间断的导线即可完成绕制；线圈元件间采用三角形或Y形连接方式，使相位区域更对称。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (13)

1.一种电机，包括定子和可转动地安装到定子的转子，其特征在于：

所述定子包括筒状磁芯、绕制到所述筒状磁芯的定子绕组；

所述转子包括内圆筒、套设在内圆筒外的外圆筒、安装到内圆筒外壁的第一永磁体、以及安装到外圆筒内壁的第二永磁体；所述筒状磁芯位于所述第一永磁体、第二永磁体之间；所述第一永磁体形成P对永磁极，所述第二永磁体形成P对永磁极，其中P为大于1的整数；

所述定子绕组为三相绕组，每相绕组包括n*P个并联的线圈元件，其中n为大于0的整数；所述第一永磁体的P对磁极中，每对磁极与3n个线圈元件对应。

2.根据权利要求1所述电机，其特征在于，所述第一永磁体面朝所述筒状磁芯的磁极磁性与对应所述第二永磁体面朝所述筒状磁芯的磁极磁性相同。

3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，P为5。

4.根据权利要求1所述电机，其特征在于，n为1，且电机的相宽为120度电角度。

5.根据权利要求4所述电机，其特征在于，所述定子绕组采用Y形连接。

6.根据权利要求1所述电机，其特征在于，n为2，且电机的相宽为60度电角度。

7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，所述定子绕组采用三角形连接。

8.根据权利要求1所述电机，其特征在于，所述线圈元件由绕制到所述筒状磁芯上的奇数层线圈组成。

9.根据权利要求8所述电机，其特征在于，每个线圈元件的奇数层线圈中，较内层的线圈由若干互相紧挨的线匝顺次排列形成。

10.根据权利要求8所述电机，其特征在于，所述线圈元件由绕制到所述筒状磁芯上的三层线圈组成。

11.根据权利要求1所述电机，其特征在于，所述线圈元件由一根无间断的导线连续绕制而成。

12.根据权利要求1所述电机，其特征在于，所述筒状磁芯的两个轴向端设有环状绝缘垫，所述环状绝缘垫远离所述筒状磁芯的一面为弧形表面，所述绕组沿着所述弧形表面弯折。

13.根据权利要求1所述电机，其特征在于，所述筒状磁芯的两个轴向端设有环状绝缘垫，所述环状绝缘垫上设用于将相邻的线圈元件隔开的分隔结构。