CN109660048B - 一种pcb绕组端部优化的设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PCB绕组端部优化的设计方法，此设计合理利用了PCB绕组内外端部的空间，在保证盘式电机正常运行时绕组有效导体的电流密度在合理的范围内的情况下，将绕组内端部连接导体合理的向内延展加宽，并且每个内端部导体可以设计成各种形状，但要保证内端部空间的合理布局；而对于绕组的外端部连接导体，由于其散热效果比内端部连接导体的散热效果好，可以将外端部连接导体的电密适当的提高，合理减小外端部连接导体的线宽，这样可以在有限的径向空间内，使得PCB绕组的有效导体进一步向外延伸。

Description

一种PCB绕组端部优化的设计方法
技术领域
本发明涉及一种PCB绕组端部优化的设计方法。
背景技术
PCB定子绕组是一种在良好的绝缘材料上按预设绕组排布路径铺 设铜箔而制成，其结构呈扁平状，与盘式电机结构配合完美，可以使得电机的轴向空间更加紧凑，绕组设计更加灵活，线圈定位更加准确，反电势波形更加接近于正弦波，电机运行的更加稳定。
而现有的PCB绕组，其绕组的端部连接导体都是等宽的，端部多余的绝缘空间没有被充分利用，导致PCB绕组的空间利用率低；在有效导体所承受的电流密度在合理的情况下，限制了电机性能的进一步提升，同时铜箔的散热面积也受到了限制，降低了PCB绕组的散热性能。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种PCB绕组端部的优化方法，可以进一步提升电机的散热效果及性能。
本发明的技术解决方案是这样实现的：一种PCB绕组端部优化的设计方法，包括绕组的内端部设计优化方法和绕组的外端部设计优化方法，绕组由多条闭环导体组成，每条闭环导体均包含内端部连接导体、有效导体和外端部连接导体；所述的绕组的内端部设计优化方法是：利用PCB绕组内端部的绝缘空间，在保证盘式电机正常运行时PCB绕组的有效导体的电流密度在10~15A/mm2的情况下，将绕组的各个内端部连接导体向内延展，在保证内端部空间设计布局同时，使得内端部绝缘空间利用率达到80%以上；所述的外端部设计优化方法是：由于在电机正常运行时，外端部的散热效果比内端部的散热效果好，因此可将外端部连接导体的电密提高，使其大于有效导体的电流密度，并减小外端部连接导体的线宽，使其小于内端部连接导体。
优选的，各个内端部连接导体的形状和线宽均不相同，但在优化设计时，需保证各个连接导体所承受的平均电流密度之间的偏差在10%以内。
优选的，外端部连接导体的形状可以为圆弧形，也可以为其他形状。
优选的，外端部连接导体的线宽小于有效导体的线宽；外端部导体的宽度大于或等于外端部连接导体的线宽。
优选的，内外端部各相邻连接导体之间的绝缘间隙大于或等于3mil。
在设计PCB绕组端部时，保证绕组有效导体承受的电流密度在合理的范围内的情况下，充分利用PCB绕组的内外端部绝缘空间，将绕组内端部连接导体合理的向内延展加宽，并且每个内端部导体可以设计成各种形状，但要保证内端部空间的合理布局；而对于绕组的外端部连接导体，由于其散热效果比内端部连接导体的散热效果好，可以将外端部连接导体的线宽合理变窄，可以将外端部连接导体的电密适当的提高，合理减小外端部连接导体的线宽，这样可以在有限的径向空间内，使得PCB绕组的有效导体进一步向外延伸。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明将PCB绕组内端部多余的绝缘空间利用起来，从而提高了有限空间内铜箔的利用率；PCB绕组内端部导体适当的延展扩宽，不仅增加了内端部铜箔的散热面积，有利于PCB绕组的散热，同时也减小了绕组的电阻值；在有限的径向空间内，外端部连接导体的适当变窄会使得PCB绕组有效导体的长度变长，从而有利于PCB绕组产生更高的反电动势，从而可进一步提升电机的性能。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明所述的PCB绕组端部的设计布局平面图；
附图2为本发明所述的PCB绕组一相的设计布局平面图。
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明的一种PCB绕组端部优化设计方法的非限定性实施例。
如附图1-2所示，本发明所述的一种PCB绕组端部优化设计方法，包括绕组的内端部设计优化方法和绕组的外端部设计优化方法，绕组由多条闭环导体组成，每条闭环导体均包含内端部连接导体、有效导体3和外端部连接导体1，外端部连接导体1的两端通过外端部转接导体2与有效导体3连接，外端部连接导体1与外端部转接导体2形成弯折结构。
对于PCB绕组的外端部，由于散热效果相对较好，其外端部连接导体1的线宽比有效导体3的线宽相对窄一点，但也需保证外端部连接导体所承受的电流密度值在合理的范围内，同时外端部圆弧形连接导体都是等宽的，这样设计的目的是：在有限的径向空间内，可以使得PCB绕组的有效导体进一步向外延伸，有利于提高电机的反电动势，进而可提高电机的性能；对于外端部转接导体2的宽度可设计成大于或等于外端部连接导体1的宽度；对于PCB绕组的内端部，可利用的绝缘空间相对较多，如图1所示，其五个内端部连接导体4、5、6、7、8的形状和宽窄都不相同，其设计特点是：既要保证内端部各个连接导体空间的合理布局，使得各个连接导体的所承受的平均电流密度大致相同；同时又要保证内端部多余的绝缘空间利用率达到最大化，这样不仅可以增加内端部铜箔的散热面积，又可以在一定程度上减小绕组的电阻，提升电机的性能。如图2所示，其展示出了内外端部经过优化后的绕组布局图，其内端部连接导体的合理布局，使得内端部多余的绝缘空间得到充分的利用，增加了内端部铜箔的散热面积，减小了绕组的电阻。
上述设计方法仅说明本发明的基本原理及构造特征，而非用于限制本发 明。在不脱离本发明的核心思想或保护范围的前提，本领域中熟悉此技术的人员 皆可对上述实施例进行修改或改变。因此，所有一切的修改或改变都包含在权利 要求中所限定的本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种PCB绕组端部优化的设计方法，包括绕组的内端部设计优化方法和绕组的外端部设计优化方法，绕组由多条闭环导体组成，每条闭环导体均包含内端部连接导体、有效导体、外端部转接导体和外端部连接导体；所述内端部连接导体位于绕组的内端部，外端部连接导体位于绕组的外端部，内端部连接导体通过有效导体与外端部转接导体连接，外端部转接导体连接与外端部连接导体连接；
所述的绕组的内端部设计优化方法是：利用PCB绕组内端部的绝缘空间，在保证盘式电机正常运行时PCB绕组的有效导体的电流密度在10~15A/mm2的情况下，将绕组的各个内端部连接导体向内延展，在保证内端部空间设计布局同时，使得内端部绝缘空间利用率达到80%以上；各个内端部连接导体的形状和线宽均不相同，但在优化设计时，需保证各个内端部连接导体所承受的平均电流密度之间的偏差在10%以内；
所述的外端部设计优化方法是：由于在电机正常运行时，外端部的散热效果比内端部的散热效果好，因此将外端部连接导体的电流密度提高，使外端部连接导体的电流密度大于有效导体的电流密度，并减小外端部连接导体的线宽，使外端部连接导体的线宽小于内端部连接导体，外端部连接导体的线宽小于有效导体的线宽，外端部转接导体的宽度大于或等于外端部连接导体的线宽。
2.如权利要求1所述的一种PCB绕组端部优化的设计方法，其特征在于：外端部连接导体的形状为圆弧形。
3.如权利要求1所述的一种PCB绕组端部优化的设计方法，其特征在于：相邻的闭环导体之间的绝缘间隙大于或等于3mil。
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