CN110429735A - 一种电机电枢绕组及含有该电枢绕组的双磁盘径向无铁芯永磁电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机电枢绕组，包括有若干个绕组线圈，绕组线圈分为内线圈和外线圈，内线圈包括两个轴向在同一圆环柱体内平行的等长的内线圈工作段和一个与两内线圈工作段一端相连接的内线圈上非工作段、一个与两内线圈工作段另一端相连接的内线圈下非工作段，内线圈工作段周向呈圆弧形；外线圈包括两个轴向在同一圆环柱体内平行的等长的外线圈工作段和一个与两外线圈工作段一端相连接的外线圈上非工作段、一个与两工作段另一端相连接的外线圈下非工作段，外线圈工作段周向呈圆弧形。使用本发明的电机电枢绕组能做成大功率、大扭矩、功率密度高、高效率的节能电机。
Description
技术领域
本发明涉及电动机及发电机技术领域，特别涉及一种电机电枢绕组及含有该电枢绕组的双磁盘径向无铁芯永磁电机。
背景技术
目前径向无铁芯永磁电机有两种形式，一种是使用单层线圈电枢绕组的双磁盘径向无铁芯永磁电机，单层线圈电枢绕组工作导体周向分布密度低，导致电机功率密度低，推广价值不大；一种是使用双层线圈电枢绕组的单磁盘无铁芯永磁电机，此种双层线圈电枢绕组形状为两端线圈叠合部分同时向外凸出而无法装配外磁盘，导致每极磁通不够而使工作导体得不到充分利用，电机功率密度低，推广价值也不大。
发明内容
本发明针对径向无铁芯永磁电机的现状设计一种电枢绕组及含有该电枢绕组的双磁盘径向无铁芯永磁电机，解决现有双磁盘径向无铁芯永磁电机功率密度低，推广价值不大的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种电机电枢绕组，包括有若干个绕组线圈，绕组线圈分为内线圈和外线圈，内线圈包括两个轴向在同一圆环柱体内平行的等长的内线圈工作段和一个与两内线圈工作段一端相连接的内线圈上非工作段、一个与两内线圈工作段另一端相连接的内线圈下非工作段，内线圈工作段周向呈圆弧形；外线圈包括两个轴向在同一圆环柱体内平行的等长的外线圈工作段和一个与两外线圈工作段一端相连接的外线圈上非工作段、一个与两工作段另一端相连接的外线圈下非工作段，外线圈工作段周向呈圆弧形；内线圈下非工作段与内线圈工作段连接部分轴向先向内再向外弯曲并在周向成形为与内线圈工作段所在圆环柱体同心的圆弧形，外线圈上非工作段与外线圈工作段连接部分轴向先向外再向内弯曲并在周向成形为与外线圈工作段所在圆环柱体同心的圆弧形，内线圈下非工作段外圆弧面与外线圈下非工作段内圆弧面半径相等并且相互叠合、端面对齐；内线圈上非工作段外圆弧面与外线圈上非工作段内圆弧面半径相等并且相互叠合、端面对齐。
所有内、外线圈在专用模具上叠合后两端分别在同一平面内，每个内线圈的两工作段之间有两个不属于同一外线圈的外线圈工作段，每个外线圈的两个工作段之间有两个不属于同一内线圈的内线圈工作段，所有工作段周向均匀分布在一壁厚与线圈工作段径向厚度相等的圆环柱体内，形成一个大端内径与工作段圆环柱体内径相等外径比工作段圆环柱体外径大两个工作段径向厚度，小端外径与工作段圆环柱体外径相等内径比工作段圆环柱体内径小两个工作段径向厚度，中间为圆环柱体的形状；这样形状的电枢绕组工作段导线密度高、壁厚薄、外磁盘从小端外部套入，内磁盘从大端内部套入。
所述内线圈和外线圈径向厚度相等、轴向投影总长度相等。
所述内线圈工作段和外线圈工作段轴向位置相同、轴向长度相等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
使用本发明的电机电枢绕组能做成大功率、大扭矩、功率密度高、高效率的节能电机。其功率密度可达到使用单层线圈电枢绕组的双磁盘径向无铁芯永磁电机的2倍，达到使用双层线圈电枢绕组的单磁盘径向无铁芯永磁电机的2倍，达到以高效率、高功率密度而充满发展前景的双磁盘轴向无铁芯永磁电机的3倍。
附图说明
图1为内线圈的结构示意图；
图2为外线圈的结构示意图；
图3为两个内线圈与三个外线圈拼接的结构示意图；
图4为电枢绕组的结构组成示意图；
图5为电枢绕组灌封体的结构示意图；
图6为双磁盘径向无铁芯永磁电机(一)剖视图；
图7为双磁盘径向无铁芯永磁电机(二)剖视图。
图中：1、电枢绕组灌封体，101、内线圈，1011、内线圈工作段，1012、内线圈上非工作段，1013、内线圈下非工作段，1014、内线圈上非工作段外圆弧面，1015、内线圈下非工作段外圆弧面，102、外线圈，1021、外线圈工作段，1022、外线圈上非工作段，1023、外线圈下非工作段，1024、外线圈上非工作段内圆弧面，1025、外线圈下非工作段内圆弧面，103、大端，104、小端，2、内磁片，3、外磁片，4、外磁轭一，5、外磁轭盘，6、内磁轭一，7、内磁轭盘，8、转轴，9、隔套，10、电机座一，11、轴承一，12、轴端盖，13、固定圈一，14、轴承二，15、电机座二，16、内磁轭二，17、外磁轭二，18、固定圈二，19、轴承端盖。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种电机电枢绕组，包括有若干个绕组线圈，绕组线圈分为内线圈101和外线圈102，内线圈101包括两个轴向在同一圆环柱体内平行的等长的内线圈工作段1011和一个与两内线圈工作段一端相连接的内线圈上非工作段1012、一个与两内线圈工作段另一端相连接的内线圈下非工作段1013，内线圈工作段周向呈圆弧形；外线圈102包括两个轴向在同一圆环柱体内平行的等长的外线圈工作段1021和一个与两外线圈工作段一端相连接的外线圈上非工作段1022、一个与两工作段另一端相连接的外线圈下非工作段1023，外线圈工作段周向呈圆弧形；内线圈下非工作段1013与内线圈工作段1011连接部分轴向先向内再向外弯曲并在周向成形为与内线圈工作段1011所在圆环柱体同心的圆弧形，外线圈上非工作段1022与外线圈工作段1021连接部分轴向先向外再向内弯曲并在周向成形为与外线圈工作段1021所在圆环柱体同心的圆弧形，内线圈下非工作段外圆弧面1015与外线圈下非工作段内圆弧面1025半径相等并且相互叠合、端面对齐；内线圈上非工作段外圆弧面1014与外线圈上非工作段内圆弧面1024半径相等并且相互叠合、端面对齐；内线圈和外线圈径向厚度相等、轴向投影总长度相等，工作段轴向位置相同、轴向长度相等，所有内、外线圈在专用模具上叠合后两端分别在同一平面内，每个内线圈的两工作段之间有两个不属于同一外线圈的外线圈工作段，每个外线圈的两个工作段之间有两个不属于同一内线圈的内线圈工作段，所有工作段周向均匀分布在一壁厚与线圈工作段径向厚度相等的圆环柱体内，形成一个大端103内径与工作段圆环柱体内径相等外径比工作段圆环柱体外径大两个线圈径向厚度，小端104外径与工作段圆环柱体外径相等内径比工作段圆环柱体内径小两个线圈工作段径向厚度，中间为圆环柱体的形状；这样形状的电枢绕组工作段导线密度高、壁厚薄、外磁盘从小端外部套入，内磁盘从大端内部套入，解决现有径向无铁芯永磁电机功率密度低，推广价值不大的问题。
如图6所示，一种含有上述电枢绕组的双磁盘径向无铁芯永磁电机(一)，包括电枢绕组灌封体1，内磁片2，外磁片3，外磁轭一4，外磁轭盘5，内磁轭一6，内磁轭盘7，转轴8，隔套9，电机座一10，轴11，轴端盖12，固定圈一13；所述内磁轭一6内圆面涂粘接剂后压套到内磁轭盘7的外圆面上，内磁轭一6的端面卡齿卡入内磁轭盘7的挡边的卡槽中，内磁片2粘贴在内磁轭一6的外圆面上组成内磁盘，外磁轭一4的外圆面涂胶后压入外磁轭盘5的内圆面，外磁轭一4的端面卡齿卡入外磁轭盘5的卡槽中，外磁片3粘贴在外磁轭4的内圆面上组成外磁盘；将轴8插入外磁轭盘5的轴孔用螺钉将两者连接锁紧，将固定圈一13自电枢绕组灌封体1的小端104套到电枢绕组灌封体1外圆面上，将固定圈一13和电枢绕组灌封体1自小端104放入外磁盘中，放入隔套9，在专用工装上自电枢绕组灌封体1的大端103放入内磁盘，使轴8套入内磁轭一6的轴孔中，对齐键和键槽，将两个轴承一11分别压入电机座一10的两个轴承孔中，将轴8装入两个轴承一11的内圈孔中，用螺钉将固定圈一13和电机座一10锁紧，装入轴端盖12，用螺钉将其与轴8锁紧。
此种电机使用本发明所述电机电枢绕组灌封体1，可用于风力发电、风机、无人机等，也可加装外壳后做常规电机使用。
如图7所示，一种含有上述电枢绕组的双磁盘径向无铁芯永磁电机(二)，包括电枢绕组灌封体1，内磁片2，外磁片3，轴承二14，电机座二15，内磁轭二16，外磁轭二17，固定圈二18；所述内磁片2粘贴到内磁轭二16的外圆面上组成内磁盘，外磁片3粘贴到外磁轭二17的内表面上组成外磁盘；将内磁盘自电枢绕组灌封体1的大端103的内孔套入，将固定圈二18自电枢绕组灌封体1的小端104套入，将电枢绕组灌封体1的大端103内圆面套到电机座15的装配配合外圆面上，用螺钉将固定圈二18与电机座二15连接锁紧，将一个轴承二14压入电机座二15的轴承孔中，在专用工装上将外磁盘装入这个轴承二14的内圈孔，压入另一个轴承二14，用螺钉将内磁盘与外磁盘连接锁紧，装入轴承端盖19固定轴承外圈并用螺钉将其与电机座二15连接锁紧。
此种电机使用本发明所述电机电枢绕组灌封体1，可在内磁盘内圆面上安置螺旋叶片，用于潜艇、游艇等的驱动、工业风机等。
上述两种电机均含有本发明所述电机电枢绕组灌封体1，工作原理相同，只是外形和结构有所区别。
本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电机电枢绕组，包括有若干个绕组线圈，绕组线圈分为内线圈(101)和外线圈(102)，其特征在于：所述内线圈(101)包括两个轴向在同一圆环柱体内平行的等长的内线圈工作段(1011)和一个与两内线圈工作段一端相连接的内线圈上非工作段(1012)、一个与两内线圈工作段另一端相连接的内线圈下非工作段(1013)，内线圈工作段周向呈圆弧形；外线圈(102)包括两个轴向在同一圆环柱体内平行的等长的外线圈工作段(1021)和一个与两外线圈工作段一端相连接的外线圈上非工作段(1022)、一个与两工作段另一端相连接的外线圈下非工作段(1023)，外线圈工作段周向呈圆弧形；内线圈下非工作段(1013)与内线圈工作段(1011)连接部分轴向先向内再向外弯曲并在周向成形为与内线圈工作段(1011)所在圆环柱体同心的圆弧形，外线圈上非工作段(1022)与外线圈工作段(1021)连接部分轴向先向外再向内弯曲并在周向成形为与外线圈工作段(1021)所在圆环柱体同心的圆弧形，内线圈下非工作段外圆弧面(1015)与外线圈下非工作段内圆弧面(1025)半径相等并且相互叠合、端面对齐；内线圈上非工作段外圆弧面(1014)与外线圈上非工作段内圆弧面(1024)半径相等并且相互叠合、端面对齐。
2.根据权利要求1所述的一种电机电枢绕组，其特征在于：所述内线圈(101)和外线圈(102)径向厚度相等、轴向投影总长度相等。
3.根据权利要求1所述的一种电机电枢绕组，其特征在于：所述内线圈工作段(1011)和外线圈工作段(1021)轴向位置相同、轴向长度相等。
4.一种包含权利要求1所述电枢绕组的双磁盘径向无铁芯永磁电机，包括电枢绕组灌封体(1)，内磁片(2)，外磁片(3)，外磁轭一(4)，外磁轭盘(5)，内磁轭一(6)，内磁轭盘(7)，转轴(8)，隔套(9)，电机座一(10)，轴(11)，轴端盖(12)，固定圈一(13)；其特征在于：所述内磁轭一(6)内圆面涂粘接剂后压套到内磁轭盘(7)的外圆面上，内磁轭一(6)的端面卡齿卡入内磁轭盘(7)的挡边的卡槽中，内磁片(2)粘贴在内磁轭一(6)的外圆面上组成内磁盘，外磁轭一(4)的外圆面涂胶后压入外磁轭盘(5)的内圆面，外磁轭一(4)的端面卡齿卡入外磁轭盘(5)的卡槽中，外磁片(3)粘贴在外磁轭(4)的内圆面上组成外磁盘；将轴(8)插入外磁轭盘(5)的轴孔用螺钉将两者连接锁紧，将固定圈一(13)自电枢绕组灌封体(1)的小端(104)套到电枢绕组灌封体(1)外圆面上，将固定圈一(13)和电枢绕组灌封体(1)自小端(104)放入外磁盘中，放入隔套(9)，在专用工装上自电枢绕组灌封体(1)的大端(103)放入内磁盘，使轴(8)套入内磁轭一(6)的轴孔中，对齐键和键槽，将两个轴承一(11)分别压入电机座一(10)的两个轴承孔中，将轴(8)装入两个轴承一(11)的内圈孔中，用螺钉将固定圈一(13)和电机座一(10)锁紧，装入轴端盖(12)，用螺钉将其与轴(8)锁紧。
5.一种包含权利要求1所述电枢绕组的双磁盘径向无铁芯永磁电机，包括电枢绕组灌封体(1)，内磁片(2)，外磁片(3)，轴承二(14)，电机座二(15)，内磁轭二(16)，外磁轭二(17)，固定圈二(18)；其特征在于：所述内磁片(2)粘贴到内磁轭二(16)的外圆面上组成内磁盘，外磁片(3)粘贴到外磁轭二(17)的内表面上组成外磁盘；将内磁盘自电枢绕组灌封体(1)的大端(103)的内孔套入，将固定圈二(18)自电枢绕组灌封体(1)的小端(104)套入，将电枢绕组灌封体(1)的大端(103)内圆面套到电机座(15)的装配配合外圆面上，用螺钉将固定圈二(18)与电机座二(15)连接锁紧，将一个轴承二(14)压入电机座二(15)的轴承孔中，在专用工装上将外磁盘装入这个轴承二(14)的内圈孔，压入另一个轴承二(14)，用螺钉将内磁盘与外磁盘连接锁紧，装入轴承端盖(19)固定轴承外圈并用螺钉将其与电机座二(15)连接锁紧。
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