CN112421909B - 定子线圈的绕线方法、定子线圈以及定子机构 - Google Patents
定子线圈的绕线方法、定子线圈以及定子机构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112421909B CN112421909B CN202011276570.5A CN202011276570A CN112421909B CN 112421909 B CN112421909 B CN 112421909B CN 202011276570 A CN202011276570 A CN 202011276570A CN 112421909 B CN112421909 B CN 112421909B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coil
- stator
- expressed
- insulating body
- winding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 6
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 2
- 230000036316 preload Effects 0.000 claims description 2
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 8
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 8
- 238000005339 levitation Methods 0.000 description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 208000010496 Heart Arrest Diseases 0.000 description 1
- 206010019280 Heart failures Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 206010007625 cardiogenic shock Diseases 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000004087 circulation Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/08—Forming windings by laying conductors into or around core parts
- H02K15/085—Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors into slotted stators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/04—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings, prior to mounting into machines
- H02K15/0435—Wound windings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
- H02K3/34—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation
- H02K3/345—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation between conductor and core, e.g. slot insulation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
- H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
Abstract
本说明书提供了一种定子线圈的绕线方法、定子线圈以及定子机构，定子线圈包括：绝缘骨架和线圈，绝缘骨架包括：绝缘本体，绝缘本体在第一延伸方向上具有相对的第一端和第二端，第一端设置有第一挡板，第二端设置有第二挡板；绕线方法包括：获取绝缘本体在第一延伸方向上的长度；获取绝缘本体与挡板的外轮廓边缘之间的最短距离；获取线圈在预定预紧力下的带张力半径；至少基于绝缘本体在第一延伸方向上的长度、带张力半径按照第一预定规则，在每一层上绕制设定圈数的线圈；基于获取的最短距离、带张力半径按照第二预定规则在绝缘本体上绕制设定层数的线圈。本说明书在绕线截面为特定形状的情况下，能在有限空间内最大密度的堆积线圈。
Description
技术领域
本申请涉及医疗器械领域，具体涉及一种定子线圈的绕线方法、定子线圈以及定子机构。
背景技术
在心脏失去泵血功能的情况下(例如心脏停跳手术、急性心源性休克等)，可以使用血泵来代替心脏，以便辅助维持人体血液循环。
血泵通常包括磁悬浮马达、泵头以及管路等。泵头的内部设置有叶轮，马达用于驱动叶轮转动，管路用于实现泵头与患者之间的血液连通。其中，磁悬浮马达通过磁耦合的方式驱动泵头内的叶轮旋转，叶轮通过转动或者其他推动液体的机械运动来促进血液的流动，从而辅助或者代替心脏来维持血液的循环。马达属于可重复使用的设备，泵头和管路属于接触血液的一次性用品，每次使用时需要更换新的泵头和管路。
现有技术中，如图1所示，与传统马达相比，磁悬浮马达的转子22与定子机构之间没有物理接触，且转子22和定子机构之间可以具有较大间隙，这使得磁悬浮马达具有显著优势。一方面，没有物理接触会消除磁悬浮马达的各部件的机械磨损；另一方面，较大的间隙会使得流过间隙的流体经受较小的剪切应力，对于血液来说，这有利于减小对血液细胞的伤害，从而有助于改善血液的相容性。
定子机构通常包括圆环状的定子轭部21和沿着圆周方向布置在定子轭部21上的多个定子齿211。定子齿211和转子22均由导磁性材料制成。定子齿211包括彼此垂直的竖直部分和水平部分，呈倒“L”型，铜线圈212缠绕在竖直部分上，用于向转子22提供径向电磁力，以便使转子22悬浮起来。
对于绕线截面为特定形状而言，目前的线圈排线设计通常为人为经验随意设计，并没有完全且充分的利用转子与定子齿之间的空间。若绕线太饱和，线圈在被马达壳体的挤压下，会造成定子齿与定子轭部之间接触不良，容易在二者之间产生气隙，导致磁通量不均匀的问题。若绕线匝数太小，无法保证产生足够磁场所需的安匝数。因此，针对特殊形状的定子齿以及紧凑的结构，如何在有限的空间内最大程度的缠绕线圈是亟需解决的问题。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
为了克服现有技术存在的至少一个技术问题，本申请提供了一种定子线圈的绕线方法、定子线圈以及定子机构，能在有限空间内最大密度的堆积线圈，并能避免磁通量不均匀的问题。
为了实现上述目的，本申请提供的技术方案如下所述：
一种定子线圈的绕线方法，所述定子线圈包括：绝缘骨架和线圈，所述绝缘骨架包括：绝缘本体，所述绝缘本体在第一延伸方向上具有相对的第一端和第二端，所述第一端设置有第一挡板，所述第二端设置有第二挡板；所述绕线方法包括：
获取所述绝缘本体在第一延伸方向上的长度；
获取所述绝缘本体与所述挡板的外轮廓边缘之间的最短距离；
获取所述线圈在预定预紧力下的带张力半径；
至少基于所述绝缘本体在第一延伸方向上的长度、所述带张力半径按照第一预定规则，在每一层上绕制设定圈数的线圈；
基于获取的所述最短距离、所述带张力半径按照第二预定规则在所述绝缘本体上绕制设定层数的线圈。
作为一种优选的实施方式，所述第一预定规则包括：
N2n+1＝N1
Nzn+2＝N2
其中，N2n+1表示为奇数层的设定圈数，n为整数；N2n+2表示为偶数层的设定圈数，n为整数；N1表示为第一层容纳的设定圈数，为整数；N2表示为第二层容纳的设定圈数，为整数。
作为一种优选的实施方式，所述第二预定规则如下：
其中，L表示为所述绝缘本体上能够容纳的设定层数；H表示为所述绝缘本体与所述挡板的外轮廓边缘之间的最短距离，单位为mm；R表示为线圈在预定预紧力下的带张力半径，单位为mm。
作为一种优选的实施方式，在按照第一预定规则绕制线圈之前，还包括：
在所述预定预紧力下预先在所述绝缘本体上缠绕第一层线圈；
获取所述线圈释放张力的实际半径；
获取第一层容纳的测试圈数；
按照第三预定规则确定出所述定子线圈对应的张力释放系数。
作为一种优选的实施方式，所述第三预定规则如下：
其中，W表示为所述绝缘本体沿所述第一延伸方向上的长度，单位为mm；
R′表示为绕线完成后线圈释放张力的实际半径，单位为mm；
N1′表示为第一层容纳的测试圈数，为整数；δ表示为所述定子线圈对应的张力释放系数。
作为一种优选的实施方式，所述每一层容纳的设定圈数为：
其中，W表示为所述绝缘本体沿所述第一延伸方向上的长度，单位为mm；
R表示为所述线圈在预定预紧力下的带张力半径，单位为mm；
δ表示为所述定子线圈对应的张力释放系数；
N表示为每一层容纳的设定圈数，为整数。
作为一种优选的实施方式，所述第一预定规则还包括：
若
时，N2＝N1；否则，N2＝N1-1；
上式中，
其中，N1表示为第一层容纳的设定圈数，为整数；N2表示为第二层容纳的设定圈数，为整数；R表示为所述线圈在预定预紧力下的带张力半径，单位为mm；W表示为所述绝缘本体沿所述第一延伸方向上的长度，单位为mm；δ表示为所述定子线圈对应的张力释放系数。
一种利用所述的绕线方法的定子线圈，所述绝缘本体具有位于所述第一挡板和所述第二挡板之间相对的第一主面和第二主面，所述线圈缠绕于所述第一主面和所述第二主面上，并与所述第一主面和所述第二主面相紧贴，所述第二主面为背离所述第一主面向外突出的弧面。
作为一种优选的实施方式，所述第一挡板或/和所述第二挡板设置有入线槽。
一种定子机构，包括定子铁芯和所述的定子线圈。
有益效果：
本申请实施方式提供的定子线圈的绕线方法、定子线圈以及定子机构，绝缘骨架在绝缘本体的两端设置有第一挡板和第二挡板，绕线时，为了避免线圈超出绝缘骨架而受磁悬浮马达壳体的挤压，绕线部分的投影不超出第一挡板和第二挡板的外轮廓投影之内。在设计的绕线结构上，配合本说明书中提供的第一预定规则和第二预定规则能够充分利用空间，能够实现槽满率的最大化，以减小线圈上的电流密度，降低马达的热负荷。
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动力的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的磁悬浮马达的结构示意图；
图2为本说明书实施例提供的磁悬浮马达用的定子机构(不包含定子轭部)的结构示意图；
图3为图2的爆炸图；
图4为本说明书实施例提供的定子齿部的侧视图；
图5为本说明书实施例提供的绝缘骨架的俯视图；
图6为本说明书实施例提供的缠绕有线圈的绝缘本体的示意图；
图7为本说明书实施例提供定子线圈的绕线方法的流程图。
附图标记说明：
1、绝缘骨架；11、绝缘本体；111、第一主面；112、第二主面；12、第一挡板；121、入线槽；13、第一侧边；14、第二侧边；15、第三侧边；16、第四侧边；17、第二挡板；31、定子齿部；311、竖直段；312、横向段；313、第三主面；314、第四主面；4、线圈。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所限定的范围内。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“竖直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述均可参照本说明书公开的附图所示意的方位，但只是为了说明的目的，并不限定为唯一的实施方式。
下面将结合图1至图7对本发明实施例的定子线圈的绕线方法、定子线圈以及定子机构进行解释和说明。需要说明的是，为了便于说明，在本发明的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件。而为了简洁，在不同的实施例中，省略对相同部件的详细说明，且相同部件的说明可互相参照和引用。
本说明书实施例提供的一种磁悬浮马达的定子线圈，包括绝缘骨架1和线圈4，所述绝缘骨架1包括：绝缘本体11，所述绝缘本体11在第一延伸方向上具有相对的第一端和第二端，所述第一端设置有第一挡板12，所述第二端设置有第二挡板17，所述线圈4缠绕于所述绝缘本体11上，沿着所述第一延伸方向作投影，所述线圈4的投影位于所述第一挡板12和所述第二挡板17的外轮廓投影之内。
如图2和图3所示，绝缘骨架1包括大致平行的第一挡板12和第二挡板17，以及位于第一挡板12和第二挡板17之间的绝缘本体11。整体上，绝缘骨架1大致呈“工”字型，第一挡板12和第二挡板17之间用于缠绕线圈4。
线圈4由导体以及包裹在导体外面的绝缘层组成，所述导体可以是铜丝或者是其他具有导电性能的材质。在将线圈4展开后，线圈4具有两端，分别为进线端和出线端。为了便于固定线圈4，以保证线圈4在绝缘本体11上缠绕时的稳定性，如图7所示，所述第一挡板12或者第二挡板17上可以设置有入线槽121，当然也可以在两个挡板上均设置所述入线槽121。具体的，线圈4的入线端可以嵌入至入线槽121中，然后再将剩余的线圈4缠绕于绝缘本体11上，以保证线圈4在缠绕时具有一定的张力，不容易松散。
具体的，所述绝缘本体11在第一延伸方向上具有相对的第一端和第二端，所述第一端设置有第一挡板12，所述第二端设置有第二挡板17。进一步的，沿平行于绝缘本体11的方向作投影，第一挡板12和第二挡板17的外轮廓投影可以相重合，绝缘本体11位于第一挡板12和第二挡板17的外轮廓投影的内部。为了避免线圈4与磁悬浮马达的壳体相接触，绝缘本体11上缠绕线圈4的部分不会超出第一挡板12和第二挡板17的最大外轮廓边缘。
为了在有限空间内最大密度的堆积线圈4，本说明书实施例提供了一种定子线圈的绕线方法，包括：
步骤S10：获取绝缘本体11在第一延伸方向上的长度；
步骤S20：获取绝缘本体11与挡板的外轮廓边缘之间的最短距离；
步骤S30：获取线圈4在预定预紧力下的带张力半径；
步骤S40：至少基于绝缘本体11在第一延伸方向上的长度、带张力半径按照第一预定规则，在每一层上绕制设定圈数的线圈4。
步骤S50：基于获取的最短距离、带张力半径按照第二预定规则在绝缘本体11上绕制设定层数的线圈4；
步骤S10、S20和S30之间可以按照一定的先后顺序依次获得参数，上述步骤的先后顺序无需作任何限定，当然上述步骤之间可以没有先后顺序，可以同时进行。在步骤S40和S50中，可以根据获取的参数，按照预定预紧力在绝缘本体11上绕制线圈。其中，所述预定预紧力的具体大小本申请不作限定。可以理解的是，因线圈4具有一定的张力，在将线圈4缠绕于绝缘本体11之前，在不同预紧力的拉伸下，线圈4的带张力半径大小必然不同。
排线时，可以首先通过人为将线圈4的入线端嵌入第一挡板12或者第二挡板17的入线槽121中并固定铜线，然后可以通过自动化设备按照预定的预紧力将剩余的线圈4缠绕于绝缘本体11上。该自动化设备可以包括存储器和控制器，存储器内存储有运行程序、第一预定规则、第二预定规则以及各个参数，控制器可以获取存储器存储的数据发出指令控制执行单元排线。所述控制器可以按任何适当的方式实现。例如，所述控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。
在一些实施例中，所述第一预定规则包括：
N2n+1＝N1
N2n+2＝N2
其中，N2n+1表示为奇数层的设定圈数，n为整数；N2n+2表示为偶数层的设定圈数，n为整数；N1表示为第一层容纳的设定圈数，为整数；N2表示为第二层容纳的设定圈数，为整数。
在本实施例中，线圈4的截面通常为圆形。线圈4在排列时，第一层上的线圈4圈数最多，当继续向上排列时，为了保证线圈4不会松散，优选将线圈4缠绕于上一层两圈线圈4之间的空隙，从而每相邻两层线圈之间形成等边三角形，保证排列时具有足够的稳定性。
在一些实施例中，该自动化设备的存储器储存的参数中可以包括每一层线圈的起始端距离挡板的间距，从而可以控制每一层线圈4缠绕于上一层两圈线圈4之间的空隙。例如，可以设定偶数层的起始端距离挡板的间距为R，可以设定奇数层的起始端距离挡板的间距为0。
在一些实施例中，所述第二预定规则如下：
其中，L表示为绝缘本体11上能够容纳的设定层数；H表示为绝缘本体11与挡板的外轮廓边缘之间的最短距离，单位为mm；R表示为线圈4在预定预紧力下的带张力半径，单位为mm。
在本说明书中，如图6所示，绝缘本体11上缠绕线圈4的部分不会超出第一挡板12和第二挡板17的最大外轮廓边缘。
在一个实施例中，绝缘本体11具有位于第一挡板12和第二挡板17之间相对的第一主面111和第二主面112，线圈4缠绕于第一主面111和第二主面112上，并与第一主面111和第二主面112相紧贴，所述第二主面112为背离所述第一主面111向外突出的弧面。
在一个优选的实施例中，绝缘本体11的第一主面111为直面，第二主面112为弧面。第一主面111至第一挡板12或者第二挡板17的外轮廓边缘之间的距离与第二主面112至第一挡板12或者第二挡板17的外轮廓边缘之间的距离可以不同。例如，第二主面112至挡板的外轮廓之间的距离较短，则位于第一主面111上的线圈4部分位于挡板的外轮廓边缘内。优选的，第一主面111至第一挡板12或者第二挡板17的外轮廓边缘之间的距离与第二主面112至第一挡板12或者第二挡板17的外轮廓边缘之间的距离相同，则可以节省制作绝缘骨架1的材料，并且具有更紧凑的空间。
在本说明书中，在按照第一预定规则绕制线圈4之前，所述绕线方法还包括：
步骤S11：在预定预紧力下预先在绝缘本体11上缠绕第一层线圈；
步骤S12：获取线圈释放张力的实际半径；
步骤S13：获取第一层容纳的测试圈数；
步骤S14：按照第三预定规则确定出定子线圈对应的张力释放系数。
当线圈4缠绕于绝缘本体11上时，随着线圈4圈数的增加或者是层数的堆叠，线圈4的张力不可避免的逐渐释放，从而产生释放张力的实际半径。影响该线圈4释放张力的实际半径的因素主要包括线圈4的材料、线圈4的线径、挡板的材质。例如，线圈4紧密缠绕于第一挡板12和第二挡板17之间，挡板受自身材质的影响在受到线圈4挤压时会发生不同程度的变形，同时线圈4受到挡板的相互作用力制约线圈4张力的释放，从而在一定程度上影响了绕线空间的大小。
但张力释放系数不宜过大或过小，若该系数过大，则线圈4自身张力可能较小，则可能导致排线时容易不均匀，对外观甚至性能产生影响；若张力释放系数过小，则线圈4自身张力可能较大，绕线完成后线圈4释放的张力会对绝缘骨架的挡边造成挤压，严重时会使挡边变形，此时就要重新考虑线圈4的选择以及绕线的设计，需要减小线圈4的圈数。因此，可以通过在绕制线圈4之前，预先在绝缘本体11上缠绕一层线圈4判断该张力释放系数是否较为合适，否则需要重新更换线圈4或者是挡板的材质。
具体的，所述第三预定规则如下：
其中，W表示为所述绝缘本体11沿所述第一延伸方向上的长度，单位为mm；R′表示为绕线完成后线圈释放张力的实际半径，单位为mm；
N1′表示为第一层容纳的测试圈数，为整数；δ表示为定子线圈对应的张力释放系数。
在本实施例中，获取的张力释放系数可作为实际生产应用中的参考数值。通过获取对应的定子线圈下的张力释放系数，在后续应用中，可以针对所选的线圈线径、材质以及挡板材质，直接应用该张力释放系数，从而使得绕线更为精密，也就是说，在相同规格的定子线圈进行绕线设计时，可以直接应用该系数无需再预先确定该系数。
在一些实施例中，所述每一层容纳的设定圈数为：
其中，W表示为所述绝缘本体11沿所述第一延伸方向上的长度，单位为mm；R表示为所述线圈4在预定预紧力下的带张力半径，单位为mm；δ表示为所述定子线圈对应的张力释放系数；N表示为每一层容纳的设定圈数，为整数。
在本实施例中，为了使得实现槽满率的最大化，需要线圈4尽可能多的缠绕于绝缘本体11上。
在一些实施例中，第一预定规则还包括：
若
时，N2＝N1；否则N2＝N1-1；其中，N1表示为第一层能够容纳的设定圈数，为整数；N2表示为第二层能够容纳的设定圈数，为整数；W表示为绝缘本体11沿第一延伸方向上的长度，单位为mm；δ表示为所述定子线圈对应的张力释放系数。
优选的，
当第一层上的线圈4满足
时，第一层上缠绕的最后一圈铜线与挡板之间的空隙无法再容纳下一圈铜线，由于第二层上的每圈铜线排列于第一层的两圈铜线之间的空隙，从而第二层上缠绕的最后一圈铜线与挡板之间的空隙可以容纳下一圈铜线，此时第二层上缠绕的线圈4可以与第一层上缠绕的线圈4圈数相同。本说明书中提供的排线公式能够充分利用空间，能够实现槽满率的最大化。
在本说明书中，如图5所示，所述第一挡板12和所述第二挡板17分别具有：与所述第一主面111相对应的第一侧边13；与所述第二主面112相对应的第二侧边14，以及位于所述第一侧边13与所述第二侧边14之间的第三侧边15和第四侧边16，所述第二侧边14为背离所述第一侧边13向外突出的弧边，所述第二侧边14与所述第三侧边15、所述第四侧边16之间的衔接处均为圆角。
进一步的，所述第二侧边14的弧度可以与绝缘本体11的第二主面112的弧度相同。第一侧边13可以与第一主面111相对应，为直边。第二主面112至第二侧边14的最大外轮廓之间距离与第一主面111至第一侧边13的外轮廓之间距离相同。
该磁悬浮马达通常包括固定于马达壳体(未示出)内的定子机构和相对于定子机构悬浮旋转的转子构成。所述转子能够在定子机构产生的电磁场的作用下悬浮在定子机构的径向平面内。由于，该磁悬浮马达的壳体套设在定子机构的外面，通过将第二侧边14与所述第三侧边15、所述第四侧边16之间的衔接处均为圆角，可以减小壳体的体积，实现磁悬浮马达的小型化。
本说明书实施例还提供了一种定子机构，所述定子机构包括定子铁芯和上述定子线圈。
在一些实施例中，所述定子铁芯可以包括定子轭部和至少一对定子齿部31，所述定子轭部为环状结构，所述至少一对定子齿部31沿着所述定子轭部的周向布置。如图2和图3所示，所述定子齿部31包括：与所述环状结构相接触的竖直段311和与所述竖直段311呈预定角度的横向段312；所述定子齿部31的竖直段311沿着所述第一延伸方向依次穿设于所述第一挡板12、所述绝缘本体11和所述第二挡板17。
具体的，所述定子铁芯可以由导磁性材料加工制成。在本说明书实施例提供的定子机构中，定子铁芯可以包括定子轭部和定子齿部31。所述定子轭部大体可以呈环状结构，该环状结构具有一定的高度，环状结构的上表面用于安装定子齿部31。如此设置，可以使得转子与定子齿部31之间形成有一定的间隙或者气隙。需要说明的是，该环状结构并不限定于圆环结构，可以是椭圆环结构、可以是方形结构，该环状结构本质上是一种周向结构。
所述竖直段311沿着环状结构的中心轴线方向纵向安装于定子轭部上。所述竖直段311沿其纵向延伸方向具有相对的两端，一端与定子轭部相接触，另一端朝向定子轭部的径向内侧延伸出横向段312，所述横向段312可以与转子的表面齐平。
磁悬浮马达在安装时，绝缘骨架1和定子机构均容纳于磁悬浮马达的壳体中。壳体内部空间较为紧凑，若绝缘骨架1上缠绕的线圈4层数较多，线圈4将与磁悬浮马达的壳体相接触。若绕线太饱和，线圈4受壳体的挤压，会造成定子齿部31的端部与定子轭部之间产生气隙，导致定子齿部31上的磁通量不均匀的问题。
进一步的，所述定子齿部31整体呈“L”型，该“L”型定子齿部31的竖直段311上缠绕线圈4，能够产生沿着环状结构轴向上的磁通，横向段312的径向磁路直接作用于马达中的转子，通过与转子的耦合来实现对转子位置的实时调整。所述竖直段311与所述横向段312之间的预定角度为90°，二者为垂直状态。如图2所示，所述定子齿部31的横向段312与第一挡板12相抵靠。当然，在其他一些可能的实施例中，竖直段311与横向段312之间也可以为其他角度，从而横向段312相对于与竖直方向垂直的水平方向倾斜延伸。
在本说明书实施例中，每对定子齿部31上的线圈4可以在转子上产生方向相同或者方向相反的电磁力。比如，在转子稳定悬浮的理想情况下，每对定子齿部31上缠绕的线圈4可以在转子上产生方向相反的电磁力，使得转子能够稳定地悬浮于径向平面中。
所述定子齿部31至少为一对，每对定子齿部31中的两个定子齿沿着径向方向彼此相对地布置，所述定子齿部31的具体对数可以根据需要进行布置，本申请不作特别限定。所述定子齿部31隔着绝缘骨架1缠绕有线圈4。从而，绝缘骨架1与定子齿部31可以是嵌套设置，绝缘骨架1为绝缘材质制成，具体材质不作限定。
绝缘骨架1与定子齿部31可以套设组装，绝缘骨架1与定子齿部31单独成型后再进行组装。绝缘骨架1的两个挡板上设置有用于插入定子齿部31的开口，且绝缘骨架1的绝缘本体11为中空结构。当定子齿部31装入绝缘骨架1后，定子齿部31的外表面与绝缘本体11的中空结构之间具有一定的间隙，若绝缘本体11的壁厚太小，在紧密缠绕线圈4时，绝缘骨架1因强度较低容易发生损坏。在该种组装方式的前提下，需要绝缘本体11具有一定的厚度。
绝缘骨架1与定子齿部31也可以采用过盈配合的方式组装。采用该种方式安装，同样需要绝缘骨架1与定子齿部31单独成型后再组装。绝缘骨架1的两个挡板上设置有用于装入定子齿部31的开口，且绝缘骨架1的绝缘本体11为中空结构。当定子齿部31装入绝缘骨架1后，定子齿部31的外表面与绝缘本体11的中空结构之间没有间隙。采用该种组装方式，为了保证绝缘骨架1具有足够的强度装入定子齿部31，需要绝缘本体11具有一定的厚度。
所述绝缘骨架1还可以通过粘合部与所述定子齿部31连接，即，在绝缘本体11与所述竖直段311之间具有粘合部，且通过所述粘合部与所述竖直段311的表面紧贴。相较于绝缘本体与定子齿部分开组装的方式而言，在绝缘本体与定子齿部之间不仅没有空隙，还可以减小绝缘本体的壁厚。由于没有空隙以及绝缘本体的壁厚减薄所节省的空间能够增加绝缘本体外表面上缠绕的线圈层数，从而能够在有限的空间内增加线圈的堆积密度。
在一个优选的实施例中，所述绝缘骨架1嵌件成型于所述定子齿部31的外表面。即，所述绝缘骨架1与定子齿部31非分体组装，绝缘骨架1是采用嵌件成型的工艺直接形成在定子齿部31的外表面，二者一体成型。从而，绝缘骨架1与定子齿部31之间紧贴，二者之间不仅没有空隙，还能够将绝缘骨架1的壁厚做到最薄，从而增加了绕线的空间。
通过将绝缘骨架1嵌件成型于定子齿部31的外表面，在制作绝缘骨架1时也可以将第一挡板12和第二挡板17的厚度做薄，从而增大了第一挡板12与第二挡板17之间的长度，即增加了绝缘本体11沿所述第一延伸方向上的长度，在绕线时可以增加每层线圈4的圈数，以增大线圈4的槽满率。需要注意的是，所述第一挡板12和第二挡板17的厚度不能过小，以防止绕线完成后，绕线部位的张力对第一挡板12和第二挡板17产生变形。
具体的，如图5所示，所述绝缘骨架1通过向模具内插入定子齿部31的竖直段311后注入树脂，待冷却至一定温度后脱模，绝缘骨架1与定子齿部31一体地形成。关于嵌件成型为现有工艺，其制作的绝缘骨架可根据设计的模具结构进行制作，本申请对此过程不作详细赘述。
所述定子轭部的环状结构具有环形内周面，所述定子齿部31的竖直段311包括靠近所述环形内周面的第三主面313和与所述第三主面313相背对的第四主面314，所述第三主面313和所述第四主面314为同心的两个弧面结构，所述第三主面313的曲率与所述环形内周面的曲率相同。
在本说明书实施例中，由于定子轭部与定子齿部31垂直连接，为了避免磁场在定子轭部与定子齿部31交界处的损失，使得磁场在铁磁元件中更好的传导，将定子齿部31的竖直段311朝向环形内周面的一面设计成与定子轭部相同曲率的弧面。在将定子齿部31安装在定子轭部上时，定子齿部31的第三主面313可以与环形内周面相齐平。优选的，为了使得竖直段311上的磁路均匀，竖直段311上任意两点的厚度最好相等。竖直段311的第三主面313和第四主面314为同心的两个弧面结构。第三主面313和第四主面314均朝向轭部的环形内周面弯曲。
整体上，该定子齿部31的竖直段311为弧形的条状结构。在定子齿部31的竖直段311上制作绝缘骨架1时，为了使得定子机构的整体结构更加紧凑，绝缘本体11的第二主面112与竖直段311的第四主面314的曲率相同，即绝缘本体11弧面的弧度保持与定子齿部31一致，绝缘本体11的第二主面112与定子齿部31的第四主面314能够保持紧贴，节省空间。
定子齿部31的第三主面313与绝缘本体11的第一主面111紧贴。第一主面111为直面，所述直面为表面没有明显凹凸部的平面。如图3和图4所示，第三主面313和第四主面314为同心的两个弧面结构，从定子齿部31的侧向上看，第三主面313为凹面，第四主面314为凸面，而与第三主面313相贴合的绝缘本体11的第一主面111为直面，能够保证缠绕在绝缘本体11上的线圈4与第一主面111紧紧贴合，不容易出现错线错层等现象，从而满足绕线条件。
在一些可能的实施例中，为了保持定子机构的整体结构的紧凑，绝缘本体11的第一主面111可以为与第三主面313曲率相同的弧面。即，从定子齿部31的侧向看，形成于定子齿部31上的绝缘本体11的第一主面111为凹面，第二主面112为凸面。此时，线圈4无法与第一主面111紧密贴合，线圈4在绝缘本体11上仅有两个支点。优选的，所述第一主面111为直面，在缠绕线圈4时不容易断线，排列整齐，不容易出现错线错层等现象。
在将定子齿部31安装至定子轭部上时，定子齿部31的第三主面313朝向定子轭部的环形内周面，定子齿部31的第四主面314背离定子轭部的环形内周面。同时，绝缘本体11的第一主面111朝向定子轭部的环形内周面，第二主面112背离定子轭部的环形内周面。
本说明书实施例提供的定子线圈的绕线方法、定子线圈以及定子机构具有以下优点和特点：
1.绝缘骨架具有弧面和直面的特殊结构，弧面的弧度保持与定子齿部的弧度保持一致，以使空间更加紧凑。直面设计能够使得线圈与骨架的面紧紧贴合，不容易出现断线，排列不齐，错线错层等现象。在设计的绕线结构上，配合本说明书中提供的排线公式能够充分利用空间，能够实现槽满率的最大化。
2.所述定子机构中的绝缘骨架可以将厚度做到最薄，所节省的空间能够增加缠绕的线圈层数，能够在有限的空间内增加线圈的堆积密度；同时能够减薄绝缘骨架上下两挡边的厚度，以增加每层绕线的圈数，这样即可以使绕线层数达到最大，又可以使每层的绕线圈数达到最大，满足了对于一定线径下的总匝数的要求，从而解决问题。
上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。
Claims (7)
1.一种定子线圈的绕线方法，其特征在于，所述定子线圈包括：绝缘骨架和线圈，所述绝缘骨架包括：绝缘本体，所述绝缘本体在第一延伸方向上具有相对的第一端和第二端，所述第一端设置有第一挡板，所述第二端设置有第二挡板；所述绕线方法包括：
获取所述绝缘本体在第一延伸方向上的长度；
获取所述绝缘本体与所述第一挡板和所述第二挡板的外轮廓边缘之间的最短距离；
获取所述线圈在预定预紧力下的带张力半径；
至少基于所述绝缘本体在第一延伸方向上的长度、所述带张力半径按照第一预定规则，在每一层上绕制设定圈数的线圈；
基于获取的所述最短距离、所述带张力半径按照第二预定规则在所述绝缘本体上绕制设定层数的线圈；
所述第一预定规则包括：
N2n+1＝N1
N2n+2＝N2
其中，N2n+1表示为奇数层的设定圈数，n为整数；N2n+2表示为偶数层的设定圈数，n为整数；N1表示为第一层容纳的设定圈数，为整数；N2表示为第二层容纳的设定圈数，为整数；
所述第二预定规则如下：
其中，L表示为所述绝缘本体上能够容纳的设定层数；H表示为所述绝缘本体与所述挡板的外轮廓边缘之间的最短距离，单位为mm；R表示为线圈在预定预紧力下的带张力半径，单位为mm。
2.如权利要求1所述的绕线方法，其特征在于，在按照第一预定规则绕制线圈之前，还包括：
在所述预定预紧力下预先在所述绝缘本体上缠绕第一层线圈；
获取所述线圈释放张力的实际半径；
获取第一层容纳的测试圈数；
按照第三预定规则确定所述定子线圈对应的张力释放系数；所述第三预定规则如下：
其中，W表示为所述绝缘本体沿所述第一延伸方向上的长度，单位为mm；
R′表示为绕线完成后线圈释放张力的实际半径，单位为mm；R表示为所述线圈在预定预紧力下的带张力半径，单位为mm；
N1′表示为第一层容纳的测试圈数，为整数；δ表示为所述定子线圈对应的张力释放系数。
3.如权利要求2所述的绕线方法，其特征在于，所述每一层容纳的设定圈数为：
其中，W表示为所述绝缘本体沿所述第一延伸方向上的长度，单位为mm；
R表示为所述线圈在预定预紧力下的带张力半径，单位为mm；
δ表示为所述定子线圈对应的张力释放系数；
N表示为每一层容纳的设定圈数，为整数。
4.如权利要求2所述的绕线方法，其特征在于，所述第一预定规则还包括：
若
时，N2＝N1；否则，N2＝N1-1；
上式中，
其中，N1表示为第一层容纳的设定圈数，为整数；N2表示为第二层容纳的设定圈数，为整数；R表示为所述线圈在预定预紧力下的带张力半径，单位为mm；W表示为所述绝缘本体沿所述第一延伸方向上的长度，单位为mm；δ表示为所述定子线圈对应的张力释放系数。
5.一种利用如权利要求1所述的绕线方法的定子线圈，其特征在于，所述绝缘本体具有位于所述第一挡板和所述第二挡板之间相对的第一主面和第二主面，所述线圈缠绕于所述第一主面和所述第二主面上，并与所述第一主面和所述第二主面相紧贴，所述第二主面为背离所述第一主面向外突出的弧面。
6.如权利要求5所述的定子线圈，其特征在于，所述第一挡板或/和所述第二挡板设置有入线槽。
7.一种定子机构，其特征在于，包括定子铁芯和权利要求5所述的定子线圈。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011276570.5A CN112421909B (zh) | 2020-11-16 | 2020-11-16 | 定子线圈的绕线方法、定子线圈以及定子机构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011276570.5A CN112421909B (zh) | 2020-11-16 | 2020-11-16 | 定子线圈的绕线方法、定子线圈以及定子机构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112421909A CN112421909A (zh) | 2021-02-26 |
| CN112421909B true CN112421909B (zh) | 2021-10-01 |
Family
ID=74832227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011276570.5A Active CN112421909B (zh) | 2020-11-16 | 2020-11-16 | 定子线圈的绕线方法、定子线圈以及定子机构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112421909B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN213402592U (zh) * | 2020-11-16 | 2021-06-08 | 苏州心擎医疗技术有限公司 | 磁悬浮马达用的定子机构以及定子线圈 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002153005A (ja) * | 2000-11-09 | 2002-05-24 | Tokushu Denso Kk | 回転機 |
| CN102957231A (zh) * | 2011-08-20 | 2013-03-06 | 日本电产株式会社 | 定子以及马达 |
| CN109952695A (zh) * | 2016-11-08 | 2019-06-28 | 杜邦帝人先进纸（日本）有限公司 | 绝缘部件及其制造方法 |
| CN110417158A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-11-05 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种绝缘骨架及具有其的定子组件和电机 |
| CN209994171U (zh) * | 2019-04-15 | 2020-01-24 | 无锡欣吉力电机技术有限公司 | 一种紧凑型励磁电机定子 |
-
2020
- 2020-11-16 CN CN202011276570.5A patent/CN112421909B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002153005A (ja) * | 2000-11-09 | 2002-05-24 | Tokushu Denso Kk | 回転機 |
| CN102957231A (zh) * | 2011-08-20 | 2013-03-06 | 日本电产株式会社 | 定子以及马达 |
| CN109952695A (zh) * | 2016-11-08 | 2019-06-28 | 杜邦帝人先进纸（日本）有限公司 | 绝缘部件及其制造方法 |
| CN209994171U (zh) * | 2019-04-15 | 2020-01-24 | 无锡欣吉力电机技术有限公司 | 一种紧凑型励磁电机定子 |
| CN110417158A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-11-05 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种绝缘骨架及具有其的定子组件和电机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112421909A (zh) | 2021-02-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9172280B2 (en) | Conductor and rotating electrical machine with a covering material | |
| JP6390716B2 (ja) | ステータ製造方法及びコイル | |
| KR101539849B1 (ko) | 절연 코팅에 적합한 구조를 갖는 모터의 적층 코어 | |
| CN112421811B (zh) | 磁悬浮马达用的定子机构以及血泵 | |
| US8890388B2 (en) | Winding structure for a rectangular wire | |
| US20120263612A1 (en) | Axial gap motor and pump device | |
| EP2961044A2 (en) | Motor and its permanent magnet rotor | |
| JP5642463B2 (ja) | ユニバーサルモータ | |
| JP5831775B2 (ja) | 回転電機及び回転電機の製造方法 | |
| CN112421909B (zh) | 定子线圈的绕线方法、定子线圈以及定子机构 | |
| JP4271495B2 (ja) | ステータ | |
| TWI673937B (zh) | 軸向間隙型旋轉電機 | |
| CN213402592U (zh) | 磁悬浮马达用的定子机构以及定子线圈 | |
| TWI673936B (zh) | 軸向間隙型旋轉電機 | |
| JP4725455B2 (ja) | モータ用コア部品 | |
| JP5771958B2 (ja) | ポンプ装置 | |
| CN109478809B (zh) | 轴向间隙型旋转电机 | |
| US10862359B2 (en) | Rotor, motor, air-conditioning apparatus, and method for manufacturing rotor | |
| JP4619098B2 (ja) | ステータ用絶縁部材およびそれを備えた回転機 | |
| JP6215034B2 (ja) | 電動機及び電動機用ボビン | |
| JP6394542B2 (ja) | 回転電機ステータ | |
| JP2015154497A (ja) | 回転電機ステータ | |
| CN220325369U (zh) | 电机和血泵 | |
| US20230208229A1 (en) | Motor, flat-wire motor winding, coil winding assembly, and winding method | |
| JP5617566B2 (ja) | 回転電機と回転電機の固定子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Room 801, 802, 803, 804, Building 7, No. 188 Fuchunjiang Road, High-tech Zone, Suzhou City, Jiangsu Province, 215163 Patentee after: Xinqing Medical (Suzhou) Co.,Ltd. Address before: 215163 room 311-312, building 2, No.8 Jinfeng Road, high tech Zone, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: SUZHOU XINQING MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CP03 | Change of name, title or address |