一種無刷無鐵芯盤式永磁電機的定子繞組結(jié)構(gòu)及具有該定子繞組結(jié)構(gòu)的電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種無刷無鐵芯盤式永磁電機的部件，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。
【背景技術(shù)】
[0002]電機定子現(xiàn)在包括帶鐵芯電機和無鐵芯電機兩種。帶鐵芯的電機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)子時產(chǎn)生一點的阻礙，即轉(zhuǎn)子裝不進，或者即使安裝進去轉(zhuǎn)子的運行也產(chǎn)生影響，另外在定子安裝在定子外殼時，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行整形工序。無鐵芯結(jié)構(gòu)由于無鐵芯，電機功率只能做很小，無鐵芯結(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氣隙比較大，磁場功率密度利用率低，所以普遍能效也比較低。如中國專利一種盤式電機定子的新型結(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用一根或多根導(dǎo)線繞制的多邊形線圈疊置并相互錯開若干角度。但是，在三相的無刷無鐵芯盤式永磁電機中，電機定子中的線圈繞組至少需要有3對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)倍個的線圈疊合才能使用，由于每個線圈本身具有一定的厚度，尤其是在需要電機的功率較大的情況下，則需要較多個數(shù)的線圈進行疊合或者增加單個線圈的繞制圈數(shù)來實現(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，增大了電機的體積。同時，電機在工作時，轉(zhuǎn)子設(shè)置在定子的兩側(cè)面轉(zhuǎn)動，電機工作時所能利用的是各線圈的有效段與轉(zhuǎn)子上的磁鋼對應(yīng)部分即磁鐵掃射邊所產(chǎn)生的磁場，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，遠離轉(zhuǎn)子的線圈所產(chǎn)生的磁場到達轉(zhuǎn)子時會變得較弱，使得電機的磁利用率較低，生產(chǎn)出的電機扭矩小，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)計出電機的實際所需功率大小。還有，由于疊合形成線圈繞組的單個線圈都是平面的環(huán)形結(jié)構(gòu)，即線圈的內(nèi)、外無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)強度較低。正是由于上述這些缺陷的存在，使得現(xiàn)有的無刷無鐵芯盤式永磁電機無法實現(xiàn)大功率電機的生產(chǎn)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實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)且高度一致的無刷無鐵芯盤式永磁電機的定子繞組結(jié)構(gòu)，使得生產(chǎn)出的電機體積較小，磁場的利用率高，電機的功率可根據(jù)實際需要精確設(shè)計；解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的無刷無鐵芯盤式永磁電機體積較大、磁場的利用率低及電機的功率難以精確設(shè)計等的技術(shù)問題。
[0004]本實用新型同時還提供了一種各線圈的內(nèi)、外無效邊分別相對各自對應(yīng)的磁鐵掃射邊上下彎折同時相互疊合的無刷無鐵芯盤式永磁電機的定子繞組結(jié)構(gòu)，形成相對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)中存在的無刷無鐵芯盤式永磁電機的定子結(jié)構(gòu)強度低的技術(shù)問題。
[0005]本實用新型的上述技術(shù)問題是通過下述技術(shù)方案解決的:一種無刷無鐵芯盤式永磁電機的定子繞組結(jié)構(gòu)，其特征在于:該繞組至少包括有2組錯開夾角且沿順時針方向依次向下疊壓形成封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)的單位線圈組，各單位線圈組包括有3個錯開夾角且沿順時針方向依次向上疊壓的線圈，各線圈包括有一對或一對以上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)、外無效邊分別相對各自對應(yīng)的磁鐵掃射邊上下彎折設(shè)置同時相互疊壓形成相對磁鐵掃射邊上下凸起的內(nèi)、外疊合部。本實用新型主要是應(yīng)用于三相的無刷無鐵芯盤式永磁電機中，本實用新型是通過壓制工藝成型，各個線圈整體成型，線圈的形狀根據(jù)電機所需的功率和扭矩等參數(shù)設(shè)計成不同的多角線圈和不同的磁場極對數(shù)，先把所有線圈按3個一組分配成多組，每3個線圈錯開夾角且沿順時針方向依次向上疊壓形成一組單位線圈組，再把所有的單位線圈組依次錯開夾角且沿順時針方向依次向下疊壓形成封閉環(huán)形結(jié)構(gòu)，在壓制過程中，以磁鐵掃射邊為主，采用讓內(nèi)外無效邊變形來保證各磁鐵掃射邊不會變形，磁鐵掃射邊不會彎曲，從而在磁鐵掃射邊相互疊加壓平時也不會出現(xiàn)錯亂壓傷，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，繞組中的每對磁鐵掃射邊產(chǎn)生的磁場到達兩側(cè)轉(zhuǎn)子時強度均為相同，實現(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)生的電磁場利用率更高，大大提高了電機的效率，減少了電機定子的發(fā)熱量，進一步提高的電機的使用壽命；各線圈的內(nèi)、外無效邊分別相對各自對應(yīng)的磁鐵掃射邊上下彎折設(shè)置同時相互疊壓形成相對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度；本實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遠小于現(xiàn)有的多個線圈平疊而成的厚度，因此，利用本實用新型生產(chǎn)出的定子的厚度大大縮小，可以實現(xiàn)大功率的無刷無鐵芯盤式永磁電機的批量生產(chǎn)和應(yīng)用；同時，由于各線圈的外無效邊相對各自對應(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一步縮小，有利于縮小利用其制成的定子及相應(yīng)的電機的體積，各線圈的內(nèi)無效邊相對各自對應(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)孔中的主軸強度，增強轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。
[0006]作為優(yōu)選，所述的磁鐵掃射邊為直線段。磁鐵掃射邊是定子線圈在與轉(zhuǎn)子配合工作時的有效段部分，磁鐵掃射邊設(shè)置為直線段時所產(chǎn)生的磁場強度最大，有利于提高電機的功率。
[0007]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)生的電磁場利用率更高，使得電機的功率可根據(jù)實際需要精確設(shè)計。
[0008]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，第一線圈上的外無效邊對應(yīng)為第一外無效邊，第一線圈上的內(nèi)無效邊對應(yīng)為第一內(nèi)無效邊，第一外無效邊和第一內(nèi)無效邊均為整體相對磁鐵掃射邊成下凹設(shè)置，第三線圈上的外無效邊對應(yīng)為第三外無效邊，第三線圈上的內(nèi)無效邊對應(yīng)為第三內(nèi)無效邊，第三外無效邊和第三內(nèi)無效邊均為整體相對磁鐵掃射邊成上凸設(shè)置，第二線圈上的外無效邊對應(yīng)為第二外無效邊，第二線圈上的內(nèi)無效邊對應(yīng)為第二內(nèi)無效邊，第二外無效邊上設(shè)有分別相對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效邊上，第三外無效邊疊壓在外下凹部上，第二內(nèi)無效邊上設(shè)有分別相對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)無效邊上，第三內(nèi)無效邊疊壓在內(nèi)下凹部上。把第一線圈的第一內(nèi)、外無效邊設(shè)置為相對磁鐵掃射邊成下凹的結(jié)構(gòu)，第二線圈上的第二外無效邊上設(shè)有分別相對磁鐵掃射邊上下凸起的外凸起部和外下凹部