一種無(wú)刷無(wú)鐵芯盤式永磁電機(jī)的定子繞組結(jié)構(gòu)及具有該定子繞組結(jié)構(gòu)的電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種無(wú)刷無(wú)鐵芯盤式永磁電機(jī)的部件，尤其涉及其內(nèi)的定子的繞組結(jié)構(gòu)及具有該定子繞組結(jié)構(gòu)的電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]電機(jī)定子現(xiàn)在包括帶鐵芯電機(jī)和無(wú)鐵芯電機(jī)兩種。帶鐵芯的電機(jī)定子是由鐵芯和纏繞在鐵芯上的線圈組成，由于露出在鐵芯的頂端面和底端面的部分線圈形狀不規(guī)則，在定子中安裝轉(zhuǎn)子時(shí)產(chǎn)生一點(diǎn)的阻礙，即轉(zhuǎn)子裝不進(jìn)，或者即使安裝進(jìn)去轉(zhuǎn)子的運(yùn)行也產(chǎn)生影響，另外在定子安裝在定子外殼時(shí)，這些露出鐵芯頂端面和底端面的形狀不規(guī)則的部分線圈也影響定子自身安裝，因此，在定子每次套接好線后都要進(jìn)行整形工序。無(wú)鐵芯結(jié)構(gòu)由于無(wú)鐵芯，電機(jī)功率只能做很小，無(wú)鐵芯結(jié)構(gòu)又叫注塑或灌注成型結(jié)構(gòu)，注塑或灌注成型一般是將繞制好的線圈放在模具內(nèi)，注塑或者灌注成一體成型的工藝，采用此工藝制成的定子磁場(chǎng)氣隙比較大，磁場(chǎng)功率密度利用率低，所以普遍能效也比較低。如中國(guó)專利一種盤式電機(jī)定子的新型結(jié)構(gòu)(CN02132315.1)”，其盤式定子由線圈繞組、熱固材料組成，線圈繞組固化在熱固材料體中，其線圈繞組由若干個(gè)用一根或多根導(dǎo)線繞制的多邊形線圈疊置并相互錯(cuò)開若干角度。但是，在三相的無(wú)刷無(wú)鐵芯盤式永磁電機(jī)中，電機(jī)定子中的線圈繞組至少需要有3對(duì)引出線與外接線路連接才能正常工作，因此，線圈繞組需要3的正整數(shù)倍個(gè)的線圈疊合才能使用，由于每個(gè)線圈本身具有一定的厚度，尤其是在需要電機(jī)的功率較大的情況下，則需要較多個(gè)數(shù)的線圈進(jìn)行疊合或者增加單個(gè)線圈的繞制圈數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得疊合形成的線圈繞組的厚度較大，因而使得生產(chǎn)出的定子的體積較大，增大了電機(jī)的體積。同時(shí)，電機(jī)在工作時(shí)，轉(zhuǎn)子設(shè)置在定子的兩側(cè)面轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)工作時(shí)所能利用的是各線圈的直線段與轉(zhuǎn)子上的磁鋼對(duì)應(yīng)部分即磁鐵掃射邊所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，由于線圈繞組上的各線圈與轉(zhuǎn)子通常是平行設(shè)置的，因此，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子的線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)到達(dá)轉(zhuǎn)子時(shí)會(huì)變得較弱，使得電機(jī)的磁利用率較低，生產(chǎn)出的電機(jī)扭矩小，且由于線圈繞組上的各線圈與兩側(cè)的轉(zhuǎn)子之間的距離存在差異，技術(shù)人員很難精確地設(shè)計(jì)出電機(jī)的實(shí)際所需功率大小。還有，由于疊合形成線圈繞組的單個(gè)線圈都是平面的環(huán)形結(jié)構(gòu)，即線圈的內(nèi)、外無(wú)效邊與磁鐵掃射邊相平，因此疊合形成的線圈繞組在注塑成定子后，線圈繞組的內(nèi)外邊緣部無(wú)法與定子的內(nèi)外部凸起形狀配合，使得注塑成的定子的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低。正是由于上述這些缺陷的存在，使得現(xiàn)有的無(wú)刷無(wú)鐵芯盤式永磁電機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)大功率電機(jī)的生產(chǎn)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型提供了一種各線圈的磁鐵掃射邊位于同一平面內(nèi)且高度一致的無(wú)刷無(wú)鐵芯盤式永磁電機(jī)的定子繞組結(jié)構(gòu)，使得生產(chǎn)出的電機(jī)體積較小，磁場(chǎng)的利用率高，電機(jī)的功率可根據(jù)實(shí)際需要精確設(shè)計(jì)；解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的無(wú)刷無(wú)鐵芯盤式永磁電機(jī)體積較大、磁場(chǎng)的利用率低及電機(jī)的功率難以精確設(shè)計(jì)等的技術(shù)問(wèn)題。
[0004]本實(shí)用新型同時(shí)還提供了一種各線圈的內(nèi)、外無(wú)效邊分別相對(duì)各自對(duì)應(yīng)的磁鐵掃射邊上下彎折同時(shí)相互疊合的無(wú)刷無(wú)鐵芯盤式永磁電機(jī)的定子繞組結(jié)構(gòu)，形成相對(duì)磁鐵掃射邊上下凸起的內(nèi)、外疊合部與定子的內(nèi)外部凸起形狀配合，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的無(wú)刷無(wú)鐵芯盤式永磁電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低的技術(shù)問(wèn)題。
[0005]本實(shí)用新型的上述技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)下述技術(shù)方案解決的:一種無(wú)刷無(wú)鐵芯盤式永磁電機(jī)的定子繞組結(jié)構(gòu)，其特征在于:該繞組至少包括有2組錯(cuò)開夾角且沿順時(shí)針?lè)较蛞来蜗蛳炉B壓形成封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)的單位線圈組，各單位線圈組包括有3個(gè)錯(cuò)開夾角且沿順時(shí)針?lè)较蛞来蜗蛏席B壓的線圈，各線圈包括有一對(duì)或一對(duì)以上為直線段的磁鐵掃射邊和連接在磁鐵掃射邊內(nèi)外端部使線圈構(gòu)成封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)的內(nèi)、外無(wú)效邊，各線圈的磁鐵掃射邊沿圓周徑向排列分布形成圓環(huán)面，且繞組中所有的磁鐵掃射邊位于同一平面內(nèi)且高度一致，各線圈的內(nèi)、外無(wú)效邊分別相對(duì)各自對(duì)應(yīng)的磁鐵掃射邊上下彎折設(shè)置同時(shí)相互疊壓形成相對(duì)磁鐵掃射邊上下凸起的內(nèi)、外疊合部。本實(shí)用新型主要是應(yīng)用于三相的無(wú)刷無(wú)鐵芯盤式永磁電機(jī)中，本實(shí)用新型是通過(guò)壓制工藝成型，各個(gè)線圈整體成型，線圈的形狀根據(jù)電機(jī)所需的功率和扭矩等參數(shù)設(shè)計(jì)成不同的多角線圈和不同的磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)，先把所有線圈按3個(gè)一組分配成多組，每3個(gè)線圈錯(cuò)開夾角且沿順時(shí)針?lè)较蛞来蜗蛏席B壓形成一組單位線圈組，再把所有的單位線圈組依次錯(cuò)開夾角且沿順時(shí)針?lè)较蛞来蜗蛳炉B壓形成封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)，在壓制過(guò)程中，以磁鐵掃射邊為主，采用讓內(nèi)外無(wú)效邊變形來(lái)保證各磁鐵掃射邊不會(huì)變形，磁鐵掃射邊不會(huì)彎曲，從而在磁鐵掃射邊相互疊加壓平時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)亂壓傷，從而造成短路，按照上述疊壓結(jié)構(gòu)，使得各線圈的內(nèi)、外無(wú)效邊疊壓形成的內(nèi)、外疊合部的高度較小，在不壓傷各線圈的內(nèi)、外無(wú)效邊的前提下，最小可以把內(nèi)、外疊合部的高度控制在線圈自身厚度的3倍。通過(guò)把繞組中所有的磁鐵掃射邊設(shè)置成位于同一平面內(nèi)且高度一致，繞組中磁鐵掃射邊相當(dāng)于只有一層結(jié)構(gòu)，各線圈的磁鐵掃射邊沿圓周徑向排列分布形成圓環(huán)面，因此，在與轉(zhuǎn)子配合使用時(shí)，繞組中的每對(duì)磁鐵掃射邊產(chǎn)生的磁場(chǎng)到達(dá)兩側(cè)轉(zhuǎn)子時(shí)強(qiáng)度均為相同，實(shí)現(xiàn)磁鐵磁鐵掃射邊的掃射面積最大化，從而使線圈的滿槽率和產(chǎn)生的電磁場(chǎng)利用率更高，大大提高了電機(jī)的效率，減少了電機(jī)定子的發(fā)熱量，進(jìn)一步提高的電機(jī)的使用壽命；各線圈的內(nèi)、外無(wú)效邊分別相對(duì)各自對(duì)應(yīng)的磁鐵掃射邊上下彎折設(shè)置同時(shí)相互疊壓形成相對(duì)磁鐵掃射邊上下凸起的內(nèi)、外疊合部，因此，形成的繞組結(jié)構(gòu)與定子的結(jié)構(gòu)相適，內(nèi)、外疊合部作為定子內(nèi)外部的成型骨架，注塑或灌注成型的定子具有較好的強(qiáng)度；本實(shí)用新型中的各磁鐵掃射邊處于同一平面內(nèi)且高度一致，內(nèi)、外疊合部的高度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)有的多個(gè)線圈平疊而成的厚度，因此，利用本實(shí)用新型生產(chǎn)出的定子的厚度大大縮小，可以實(shí)現(xiàn)大功率的無(wú)刷無(wú)鐵芯盤式永磁電機(jī)的批量生產(chǎn)和應(yīng)用；同時(shí)，由于各線圈的外無(wú)效邊相對(duì)各自對(duì)應(yīng)的磁鐵掃射邊上下彎折后疊壓形成外疊合部，因此，疊壓形成的繞組的外徑進(jìn)一步縮小，有利于縮小利用其制成的定子及相應(yīng)的電機(jī)的體積，各線圈的內(nèi)無(wú)效邊相對(duì)各自對(duì)應(yīng)的磁鐵掃射邊上下彎折后疊壓形成內(nèi)疊合部，增大了繞組的內(nèi)徑，給電機(jī)定子的內(nèi)孔留下了更大空間，增加了穿設(shè)在定子內(nèi)孔中的主軸強(qiáng)度，增強(qiáng)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。
[0006]作為優(yōu)選，相鄰的單位線圈組之間疊合的角度與單位線圈組內(nèi)的相鄰線圈之間疊合的角度相同，且單位線圈組內(nèi)的相鄰線圈之間疊合的角度為線圈上每一對(duì)磁鐵掃射邊自身夾角的1/3。因此，繞組內(nèi)的兩兩相鄰磁鐵掃射邊形成的夾角為相同，各磁鐵掃射邊在其排列形成的圓環(huán)面內(nèi)呈放射狀均勻分布，各磁鐵掃射邊之間的空隙相同，大大的確保了繞組整體的一致性，磁鐵掃射邊的掃射面積最大化，從而使繞組的滿槽率和產(chǎn)生的電磁場(chǎng)利用率更高，使得電機(jī)的功率可根據(jù)實(shí)際需要精確設(shè)計(jì)。
[0007]作為優(yōu)選，所述的單位線圈組內(nèi)包含的線圈由下往上依次為第一線圈、第二線圈和第三線圈，第一線圈上的外無(wú)效邊對(duì)應(yīng)為第一外無(wú)效邊，第一線圈上的內(nèi)無(wú)效邊對(duì)應(yīng)為第一內(nèi)無(wú)效邊，第一外無(wú)效邊和第一內(nèi)無(wú)效邊均為整體相對(duì)磁鐵掃射邊成下凹設(shè)置，第三線圈上的外無(wú)效邊對(duì)應(yīng)為第三外無(wú)效邊，第三線圈上的內(nèi)無(wú)效邊對(duì)應(yīng)為第三內(nèi)無(wú)效邊，第三外無(wú)效邊和第三內(nèi)無(wú)效邊均為整體相對(duì)磁鐵掃射邊成上凸設(shè)置，第二線圈上的外無(wú)效邊對(duì)應(yīng)為第二外無(wú)效邊，第二線圈上的內(nèi)無(wú)效邊對(duì)應(yīng)為第二內(nèi)無(wú)效邊，第二外無(wú)效邊上設(shè)有分別相對(duì)磁鐵掃射邊上下凸起的外凸起部和外下凹部，所述的外凸起部疊壓在第一外無(wú)效邊上，第三外無(wú)效邊疊壓在外下凹部上，第二內(nèi)無(wú)效邊上設(shè)有分別相對(duì)磁鐵掃射邊上下凸起的內(nèi)凸起部和內(nèi)下凹部，所述的內(nèi)凸起部疊壓在第一內(nèi)無(wú)效邊上，第三內(nèi)無(wú)效邊疊壓在內(nèi)下凹部上。把第一線圈的第一內(nèi)、外無(wú)效邊設(shè)置為相對(duì)磁鐵掃射邊成下凹的結(jié)構(gòu)，第二線圈上的第二外無(wú)效邊上設(shè)有分別相對(duì)磁鐵掃射邊上下凸起的外凸起部和外下凹部，第二內(nèi)無(wú)效邊上設(shè)有分別相對(duì)磁鐵掃射邊上下凸起的內(nèi)凸起部和內(nèi)下凹部，第三線圈上