CN204392045U - 一种盘式无铁芯电机定子的绕组及盘式无铁芯电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种盘式无铁芯电机定子的绕组及盘式无铁芯电机。它包括有若干个封闭的线圈，所述的线圈沿圆周向错开夹角依次同向叠压形成封闭的环形结构，线圈包括有一对或一对以上为直线段的磁铁扫射边和连接在磁铁扫射边内外端部使线圈构成封闭环形结构的内、外无效边，各线圈的磁铁扫射边沿圆周径向排列分布形成圆环面，且绕组中所有的磁铁扫射边位于同一平面内且高度一致，各线圈的内、外无效边分别相对各自对应的磁铁扫射边上下弯折凸起设置同时相互叠压形成相对磁铁扫射边上下凸起的内、外叠合部。本实用新型具有磁场利用率高、生产制成的电机体积较小，电机的功率可根据实际需要精确设计等优点。

Description

一种盘式无铁芯电机定子的绕组及盘式无铁芯电机

技术领域

本实用新型涉及一种电机，尤其是涉及一种盘式无铁芯电机定子的绕组及盘式无铁芯电机。

背景技术

在三相的无刷无铁芯盘式永磁电机中，电机定子中的线圈绕组至少需要有3对引出线与外接线路连接才能正常工作，因此，线圈绕组需要3的正整数倍个的线圈叠合才能使用，由于每个线圈本身具有一定的厚度，尤其是在需要电机的功率较大的情况下，则需要较多个数的线圈进行叠合或者增加单个线圈的绕制圈数来实现，使得叠合形成的线圈绕组的厚度较大，因而使得生产出的定子的体积较大，增大了电机的体积。同时，电机在工作时，转子设置在定子的两侧面转动，电机工作时所能利用的是各线圈的直线段与转子上的磁钢对应部分即磁铁扫射边所产生的磁场，由于线圈绕组上的各线圈与转子通常是平行设置的，因此，远离转子的线圈所产生的磁场到达转子时会变得较弱，使得电机的磁利用率较低，生产出的电机扭矩小，且由于线圈绕组上的各线圈与两侧的转子之间的距离存在差异，技术人员很难精确地设计出电机的实际所需功率大小。还有，由于叠合形成线圈绕组的单个线圈都是平面的环形结构，即线圈的内、外无效边与磁铁扫射边相平，因此叠合形成的线圈绕组在注塑成定子后，线圈绕组的内外边缘部无法与定子的内外部凸起形状配合，使得注塑成的定子的结构强度较差。

发明内容

本实用新型提供了一种各线圈的磁铁扫射边位于同一平面内且高度一致的无刷无铁芯盘式永磁电机的定子绕组结构，使得生产出的电机体积较小，磁场的利用率高，电机的功率可根据实际需要精确设计；解决了现有技术中存在的无刷无铁芯盘式永磁电机体积较大、磁场的利用率低及电机的功率难以精确设计等的技术问题。

本实用新型同时还提供了一种各线圈的内、外无效边分别相对各自对应的磁铁扫射边上下弯折同时相互叠合的无刷无铁芯盘式永磁电机的定子绕组结构，形成相对磁铁扫射边上下凸起的内、外叠合部与定子的内外部凸起形状配合，解决了现有技术中存在的无刷无铁芯盘式永磁电机的定子结构强度差的技术问题。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种盘式无铁芯电机定子的绕组，包括有若干个封闭的线圈，其特征在于：所述的线圈沿圆周向错开夹角依次同向叠压形成封闭的环形结构，线圈包括有一对或一对以上为直线段的磁铁扫射边和连接在磁铁扫射边内外端部使线圈构成封闭环形结构的内、外无效边，各线圈的磁铁扫射边沿圆周径向排列分布形成圆环面，且绕组中所有的磁铁扫射边位于同一平面内且高度一致，各线圈的内、外无效边分别相对各自对应的磁铁扫射边上下弯折凸起设置同时相互叠压形成相对磁铁扫射边上下凸起的内、外叠合部。通过把绕组中所有的磁铁扫射边设置成位于同一平面内且高度一致，绕组中磁铁扫射边相当于只有一层结构，各线圈的磁铁扫射边沿圆周径向排列分布形成圆环面，因此，在与转子配合使用时，绕组中的每对磁铁扫射边产生的磁场到达两侧转子时强度均为相同，实现磁铁磁铁扫射边的扫射面积最大化，从而使线圈的满槽率和产生的电磁场利用率更高，大大提高了电机的效率，减少了电机定子的发热量，进一步提高的电机的使用寿命；各线圈的内、外无效边分别相对各自对应的磁铁扫射边上下弯折设置同时相互叠压形成相对磁铁扫射边上下凸起的内、外叠合部，因此，形成的绕组结构与定子的结构相适，内、外叠合部作为定子内外部的成型骨架，注塑或灌注成型的定子具有较好的强度；本实用新型中的各磁铁扫射边处于同一平面内且高度一致，内、外叠合部的高度也远远小于现有的多个线圈平叠而成的厚度，因此，利用本实用新型生产出的定子的厚度大大缩小，可以实现大功率的无刷无铁芯盘式永磁电机的批量生产和应用；同时，由于各线圈的外无效边相对各自对应的磁铁扫射边上下弯折后叠压形成外叠合部，因此，叠压形成的绕组的外径进一步缩小，有利于缩小利用其制成的定子及相应的电机的体积，各线圈的内无效边相对各自对应的磁铁扫射边上下弯折后叠压形成内叠合部，增大了绕组的内径，给电机定子的内孔留下了更大空间，增加了穿设在定子内孔中的主轴强度，增强转子的稳定性。

作为优选，相邻的两线圈之间叠合的角度为线圈上每一对磁铁扫射边自身夹角的1/3。因此，绕组内的两两相邻磁铁扫射边形成的夹角为相同，各磁铁扫射边在其排列形成的圆环面内呈放射状均匀分布，各磁铁扫射边之间的夹角相同，大大的确保了绕组整体的一致性，磁铁扫射边的扫射面积最大化，从而使绕组的满槽率和产生的电磁场利用率更高，使得电机的功率可根据实际需要精确设计。

作为优选，所述线圈的外无效边包括有分别相对磁铁扫射边上下凸起的外凸起部和外下凹部，所述线圈的内无效边包括有分别相对磁铁扫射边上下凸起的内凸起部和内下凹部。在外无效边上设置分别相对磁铁扫射边上下凸起的外凸起部和外下凹部，在线圈叠合时，后一个线圈的外凸起部叠压在前一个线圈的外下凹部上，使得两个线圈的磁铁扫射边保持在同一高度，整个绕组按此方式依次叠合而成，成型方便，叠合时各线圈的外无效边之间不易扭曲错乱，叠合效果好。线圈的内无效边包括有分别相对磁铁扫射边上下凸起的内凸起部和内下凹部与线圈的外无效边设置同理。

作为优选，所述的外凸起部和外下凹部均为圆弧形且两者呈光滑连接，内凸起部和内下凹部均为圆弧形且两者呈光滑连接。有利于绕组的压制成型，提高产品生产中的合格率。

作为优选，所述外凸起部和外下凹部在对应的两磁铁扫射边之间呈弧度对等分布，且外凸起部和外下凹部沿对应的两磁铁扫射边的角平分线成轴对称分布。有利于各线圈的外无效边之间的相互叠压，提高产品的精度。

作为优选，所述内凸起部和内下凹部在对应的两磁铁扫射边之间呈弧度对等分布，且内凸起部和内下凹部沿对应的两磁铁扫射边的角平分线成轴对称分布。与外无效边的设置同理，有利于各线圈的内无效边之间的相互叠压，提高产品的精度。

作为优选，所述的外无效边相对磁铁扫射边弯折的角度为90°。使得成型的绕组外径最小，缩小定子和电机的体积。

作为优选，所述的内无效边相对磁铁扫射边弯折的角度为90°。使得成型的绕组内径最大，提高定子主轴强度。

作为优选，所述的内、外叠合部的高度分别是磁铁扫射边厚度的三倍或三倍以上。由于每个线圈的外无效边上都叠压有两个线圈的外无效边，因此，为了保证每个线圈的外无效边不被叠压时压坏，需要把外叠合部的高度设置为磁铁扫射边厚度的三倍或三倍以上；同理，内叠合部的高度设置为磁铁扫射厚度的三倍或三倍以上。

一种盘式无铁芯电机，包括有定子和转子，定子包括有定子绕组，其特征在于：所述的定子绕组为权利要求1至9任一项所述的盘式无铁芯电机定子的绕组。由于上述的绕组具有上述的技术效果，具有该绕组的盘式无铁芯电机也具有相同的技术效果。

因此，本实用新型相比现有技术具有以下特点：1.把绕组中所有的磁铁扫射边设置成位于同一平面内且高度一致，各线圈的磁铁扫射边沿圆周径向排列分布形成圆环面，实现磁铁磁铁扫射边的扫射面积最大化，线圈的满槽率和产生的电磁场利用率更高；2.各线圈的内、外无效边分别相对各自对应的磁铁扫射边上下弯折设置同时相互叠压形成相对磁铁扫射边上下凸起的内、外叠合部，内、外叠合部作为定子内外部的成型骨架，注塑或灌注成型的定子具有较好的强度；3.各线圈的外无效边相对各自对应的磁铁扫射边上下弯折后叠压形成外叠合部，叠压形成的绕组的外径进一步缩小，利用其制成的定子及相应的电机的体积较小，各线圈的内无效边相对各自对应的磁铁扫射边上下弯折后叠压形成内叠合部，增大了绕组的内径，给电机定子的内孔留下了更大空间，增加了穿设在定子内孔中的主轴强度。

附图说明

附图1是本实用新型的一种结构示意图；

附图2是本实用新型的主视图；

附图3是本实用新型的线圈的结构示意图；

附图4是本实用新型的另外一种线圈的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：见图1、图2、图3，一种盘式无铁芯电机定子的绕组，包括有12个封闭的线圈1，线圈1沿圆周向错开夹角依次同向叠压形成封闭的环形结构，当然，对于3相的盘式无铁芯电机来说，线圈的个数必须是3N个，其中N是正整数，所以线圈的个数可以根据实际功率需要在上述前提下而任意设定。线圈包括有一对为直线段的磁铁扫射边2和连接在磁铁扫射边2内外端部使线圈构成封闭环形结构的内无效边12和外无效边11，当然，也可采用具有两对或以上磁铁扫射边的线圈进行叠压，例如，如图4所示的具有4对磁铁扫射边的线圈。各线圈1的磁铁扫射边2沿圆周径向排列分布形成圆环面，且绕组中所有的磁铁扫射边2位于同一平面内且高度一致，各线圈1的内无效边12和外无效边11分别相对各自对应的磁铁扫射边2上下弯折凸起设置同时相互叠压形成相对磁铁扫射边上下凸起的内叠合部4和外叠合部3。通过把绕组中所有的磁铁扫射边设置成位于同一平面内且高度一致，绕组中磁铁扫射边相当于只有一层结构，各线圈的磁铁扫射边沿圆周径向排列分布形成圆环面，因此，在与转子配合使用时，绕组中的每对磁铁扫射边产生的磁场到达两侧转子时强度均为相同，实现磁铁磁铁扫射边的扫射面积最大化，从而使线圈的满槽率和产生的电磁场利用率更高，大大提高了电机的效率，减少了电机定子的发热量，进一步提高的电机的使用寿命；各线圈的内、外无效边分别相对各自对应的磁铁扫射边上下弯折设置同时相互叠压形成相对磁铁扫射边上下凸起的内、外叠合部，因此，形成的绕组结构与定子的结构相适，内、外叠合部作为定子内外部的成型骨架，注塑或灌注成型的定子具有较好的强度；本实用新型中的各磁铁扫射边处于同一平面内且高度一致，内、外叠合部的高度也远远小于现有的多个线圈平叠而成的厚度，因此，利用本实用新型生产出的定子的厚度大大缩小，可以实现大功率的无刷无铁芯盘式永磁电机的批量生产和应用；同时，由于各线圈的外无效边相对各自对应的磁铁扫射边上下弯折后叠压形成外叠合部，因此，叠压形成的绕组的外径进一步缩小，有利于缩小利用其制成的定子及相应的电机的体积，各线圈的内无效边相对各自对应的磁铁扫射边上下弯折后叠压形成内叠合部，增大了绕组的内径，给电机定子的内孔留下了更大空间，增加了穿设在定子内孔中的主轴强度，增强转子的稳定性。

见图2，相邻的两线圈1之间叠合的角度为线圈1上每一对磁铁扫射边2自身夹角的1/3。因此，绕组内的两两相邻磁铁扫射边形成的夹角为相同，各磁铁扫射边在其排列形成的圆环面内呈放射状均匀分布，各磁铁扫射边之间的夹角相同，大大的确保了绕组整体的一致性，磁铁扫射边的扫射面积最大化，从而使绕组的满槽率和产生的电磁场利用率更高，使得电机的功率可根据实际需要精确设计。

见图3，线圈1的外无效边11包括有分别相对磁铁扫射边2上下凸起的外凸起部111和外下凹部112，线圈1的内无效边12包括有分别相对磁铁扫射边2上下凸起的内凸起部121和内下凹部122。在外无效边上设置分别相对磁铁扫射边上下凸起的外凸起部和外下凹部，在线圈叠合时，后一个线圈的外凸起部叠压在前一个线圈的外下凹部上，使得两个线圈的磁铁扫射边保持在同一高度，整个绕组按此方式依次叠合而成，成型方便，叠合时各线圈的外无效边之间不易扭曲错乱，叠合效果好。线圈的内无效边包括有分别相对磁铁扫射边上下凸起的内凸起部和内下凹部与线圈的外无效边设置同理。

见图3，外凸起部111和外下凹部112均为圆弧形且两者呈光滑连接，内凸起部121和内下凹部122均为圆弧形且两者呈光滑连接。有利于绕组的压制成型，提高产品生产中的合格率。外凸起部111和外下凹部112在对应的两磁铁扫射边2之间呈弧度对等分布，且外凸起部111和外下凹部112沿对应的两磁铁扫射边2的角平分线成轴对称分布。有利于各线圈的外无效边之间的相互叠压，提高产品的精度。内凸起部121和内下凹部122在对应的两磁铁扫射边2之间呈弧度对等分布，且内凸起部121和内下凹部122沿对应的两磁铁扫射边2的角平分线成轴对称分布。与外无效边的设置同理，有利于各线圈的内无效边之间的相互叠压，提高产品的精度。

见图1、图3，外无效边11相对磁铁扫射边2弯折的角度为90°。使得成型的绕组外径最小，缩小定子和电机的体积。内无效边相对磁铁扫射边2弯折的角度为90°。使得成型的绕组内径最大，提高定子主轴强度。外叠合部3和内叠合部4的高度相同，且外叠合部3的高度是磁铁扫射边2厚度的三倍。由于每个线圈的外无效边上都叠压有两个线圈的外无效边，因此，为了保证每个线圈的外无效边不被叠压时压坏，需要把外叠合部的高度设置为磁铁扫射边厚度的三倍，当然，为了保证每个线圈的外无效边不被叠压时压坏，也可以把外叠合部的高度设置为大于磁铁扫射边的三倍厚度；同理，内叠合部4的高度设置为磁铁扫射厚度的三倍或三倍以上。

一种盘式无铁芯电机，包括有定子和转子，定子包括有定子绕组，定子绕组为上文所述的盘式无铁芯电机定子的绕组。其余结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本实用新型可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为脱离本实用新型的范围。所有这样的对所述领域技术人员显而易见的修改将包括在本权利要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种盘式无铁芯电机定子的绕组，包括有若干个封闭的线圈，其特征在于：所述的线圈沿圆周向错开夹角依次同向叠压形成封闭的环形结构，线圈包括有一对或一对以上为直线段的磁铁扫射边和连接在磁铁扫射边内外端部使线圈构成封闭环形结构的内、外无效边，各线圈的磁铁扫射边沿圆周径向排列分布形成圆环面，且绕组中所有的磁铁扫射边位于同一平面内且高度一致，各线圈的内、外无效边分别相对各自对应的磁铁扫射边上下弯折凸起设置同时相互叠压形成相对磁铁扫射边上下凸起的内、外叠合部。

2.根据权利要求1所述的盘式无铁芯电机定子的绕组，其特征在于：相邻的两线圈之间叠合的角度为线圈上每一对磁铁扫射边自身夹角的1/3。

3.根据权利要求1或2所述的盘式无铁芯电机定子的绕组，其特征在于：所述线圈的外无效边包括有分别相对磁铁扫射边上下凸起的外凸起部和外下凹部，所述线圈的内无效边包括有分别相对磁铁扫射边上下凸起的内凸起部和内下凹部。

4.根据权利要求3所述的盘式无铁芯电机定子的绕组，其特征在于：所述的外凸起部和外下凹部均为圆弧形且两者呈光滑连接，内凸起部和内下凹部均为圆弧形且两者呈光滑连接。

5.根据权利要求4所述的盘式无铁芯电机定子的绕组，其特征在于：所述外凸起部和外下凹部在对应的两磁铁扫射边之间呈弧度对等分布，且外凸起部和外下凹部沿对应的两磁铁扫射边的角平分线成轴对称分布。

6.根据权利要求4所述的盘式无铁芯电机定子的绕组，其特征在于：所述内凸起部和内下凹部在对应的两磁铁扫射边之间呈弧度对等分布，且内凸起部和内下凹部沿对应的两磁铁扫射边的角平分线成轴对称分布。

7.根据权利要求3所述的盘式无铁芯电机定子的绕组，其特征在于：所述的外无效边相对磁铁扫射边弯折的角度为90°。

8.根据权利要求3所述的盘式无铁芯电机定子的绕组，其特征在于：所述的内无效边相对磁铁扫射边弯折的角度为90°。

9.根据权利要求1所述的盘式无铁芯电机定子的绕组，其特征在于：所述的内、外叠合部的高度分别是磁铁扫射边厚度的三倍或三倍以上。

10.一种盘式无铁芯电机，包括有定子和转子，定子包括有定子绕组，其特征在于：所述的定子绕组为权利要求1至9任一项所述的盘式无铁芯电机定子的绕组。