CN204559276U - 盘式无铁芯永磁电机的定子绕组结构及盘式无铁芯永磁电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种盘式无铁芯永磁电机的定子绕组结构及盘式无铁芯永磁电机。它至少包括有3组错开夹角且沿顺时针方向依次向下叠压形成封闭环形结构的单位线圈组，各单位线圈组包括有2个错开夹角且沿顺时针方向依次向上叠压的线圈，各线圈包括有一对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在同一圆环面上且高度一致，各线圈的内、外无效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。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

盘式无铁芯永磁电机的定子绕组结构及盘式无铁芯永磁电机

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永磁电机的定子绕组结构及盘式无铁芯永磁电机。

背景技术

在三相的盘式无铁芯永磁电机中，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盘式无铁芯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：一种盘式无铁芯永磁电机的定子绕组结构，其特征在于：该绕组至少包括有3组错开夹角且沿顺时针方向依次向下叠压形成封闭环形结构的单位线圈组，各单位线圈组包括有2个错开夹角且沿顺时针方向依次向上叠压的线圈，各线圈包括有一对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在同一圆环面上，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。同时，由于本实用新型由3组或以上的单位线圈组相互之间错开夹角且沿顺时针方向依次向下叠压形成封闭环形结构，单位线圈组包括有2个错开夹角且沿顺时针方向依次向上叠压的线圈，因此，各个线圈在相互叠合时，各线圈的外无效边不会相互叠压在一起，减少各线圈的外无效边之间的相互挤压，防止变形，线圈之间叠合后，各线圈的磁铁扫射边能较好地保持在同一平面内，精度高。

作为优选，相邻的单位线圈组之间叠合的角度与单位线圈组内的相邻线圈之间叠合的角度相同，且单位线圈组内的相邻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，所述的单位线圈组内包含的线圈由下往上依次为第一线圈和第二线圈，第一线圈上的外无效边对应为第一外无效边，第一线圈上的内无效边对应为第一内无效边，所述的第一外无效边和第一内无效边均为相对磁铁扫射边下凹设置，所述的第二线圈与第一线圈为上下对称设置。第一外无效边和第一内无效边均为相对磁铁扫射边下凹设置，结构简单，成型方便，第二线圈与第一线圈为上下对称设置，因此，用于叠压的线圈实际上只需要一种结构，方便加工，有利降低生产成本。第一外无效边和第一内无效边均为相对磁铁扫射边下凹设置，且第二线圈与第一线圈为上下对称设置，因此，第二线圈与第一线圈在挤压成型时各自的磁铁扫射边的内外端部不易变形，制成的绕组磁利用率高，第二线圈与第一线圈叠合组成单位线圈组，及各单位线圈组相互叠合形成的绕组精度较高，第二线圈与第一线圈以及各单位线圈组在叠合时不易擦伤。

作为优选，所述的第一外无效边和第一内无效边均为下凹的圆弧段。有利于线圈在挤压成型过程中不易压坏，提高产品生产中的合格率。

一种盘式无铁芯永磁电机，包括有定子和转子，所述的定子包括有定子绕组，其特征在于：所述的定子绕组为上述任一项所述的盘式无铁芯永磁电机的定子绕组结构。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永磁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是本实用新型的第一线圈的结构示意图。

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2，一种盘式无铁芯永磁电机的定子绕组结构，该绕组包括有6组错开夹角且沿顺时针方向依次向下叠压形成封闭环形结构的单位线圈组1，各单位线圈组1包括有2个错开夹角且沿顺时针方向依次向上叠压的线圈，单位线圈组1内包含的线圈由下往上依次为第一线圈11和第二线圈12，第二线圈12与第一线圈11为上下对称设置，第一线圈11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、外无效边，第一线圈11上的外无效边对应为第一外无效边111，第一线圈11上的内无效边对应为第一内无效边112，第一外无效边111和第一内无效边112均为相对磁铁扫射边2下凹设置，第一外无效边111和第一内无效边112均为下凹的圆弧段。第一外无效边和第一内无效边均为相对磁铁扫射边下凹设置，结构简单，成型方便，第二线圈与第一线圈为上下对称设置，因此，用于叠压的线圈实际上只需要一种结构，方便加工，有利降低生产成本。第一外无效边和第一内无效边均为相对磁铁扫射边下凹设置，且第二线圈与第一线圈为上下对称设置，因此，第二线圈与第一线圈在挤压成型时各自的磁铁扫射边的内外端部不易变形，制成的绕组磁利用率高，第二线圈与第一线圈叠合组成单位线圈组，及各单位线圈组相互叠合形成的绕组精度较高，第二线圈与第一线圈以及各单位线圈组在叠合时不易擦伤。第一线圈11和第二线圈12的磁铁扫射边2沿圆周径向排列分布在同一圆环面上，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，第一线圈11和第二线圈12的内、外无效边分别相对各自对应的磁铁扫射边2上下弯折设置同时相互叠压形成相对磁铁扫射边2上下凸起的内叠合部3和外叠合部4。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1、图2，相邻的单位线圈组1之间叠合的角度与单位线圈组1内的第一线圈11和第二线圈12之间叠合的角度相同，且单位线圈组1内的相邻线圈之间叠合的角度为第一线圈11或第二线圈12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。

一种盘式无铁芯永磁电机，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永磁电机的定子绕组结构。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 (5)

1.一种盘式无铁芯永磁电机的定子绕组结构，其特征在于：该绕组至少包括有3组错开夹角且沿顺时针方向依次向下叠压形成封闭环形结构的单位线圈组，各单位线圈组包括有2个错开夹角且沿顺时针方向依次向上叠压的线圈，各线圈包括有一对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在同一圆环面上，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所述的盘式无铁芯永磁电机的定子绕组结构，其特征在于：相邻的单位线圈组之间叠合的角度与单位线圈组内的相邻线圈之间叠合的角度相同，且单位线圈组内的相邻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所述的盘式无铁芯永磁电机的定子绕组结构，其特征在于：所述的单位线圈组内包含的线圈由下往上依次为第一线圈和第二线圈，第一线圈上的外无效边对应为第一外无效边，第一线圈上的内无效边对应为第一内无效边，所述的第一外无效边和第一内无效边均为相对磁铁扫射边下凹设置，所述的第二线圈与第一线圈为上下对称设置。

4.根据权利要求3所述的盘式无铁芯永磁电机的定子绕组结构，其特征在于：所述的第一外无效边和第一内无效边均为下凹的圆弧段。

5.一种盘式无铁芯永磁电机，包括有定子和转子，所述的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4任一项所述的盘式无铁芯永磁电机的定子绕组结构。