[发明专利]一种扁平电机线圈的排布结构及其绕线方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及永磁扁平状无铁芯电机技术领域，具体为一种扁平电机线圈的排布结构及其绕线方法。

背景技术

无铁芯电机属于永磁空心杯电机，在要求轻量化、体积小功率密度高、高效率、控制灵敏的运用越来越广泛，特别对军事、航天、高端工业控制领域，有无可替代的优势。扁平状电机还具有厚度尺寸小的特点，比如超薄型的笔记本电脑内部的散热风扇，要求电机厚度尺寸在10MM以内，因此，在有限安装空间内发挥其功能作用，扁平状电机有很大的应用市场。

受尺寸限制，在应用时要求扁平状电机具有最大功率密度，根据永磁电机电磁原理，要使空心杯电机获得最大的电磁参数，对线圈绕组而言，必须使每个绕组的跨距等于极距即整距绕组、绕组分布系数为1、如果是无刷电机则每极每相槽数比值q=1（空心杯电机线圈称为虚拟槽），同时，扁平状电机受磁场分布影响，需尽可能采用多对极结构。

受诸多严苛使用条件限制，要求扁平状电机具有非常小的电磁噪音，这使得该类电机的各相绕组的参数一致性需要非常好，包括电气数据如电阻值、电感值等，包括电磁数据如反电动势、扭力等。

在目前的多数微小型扁平电机中，其绕组线圈几乎都采用集中式绕组，这一类型绕组制成的电机效率差、高频噪音严重，具有很大缺点。

发明内容

本发明为改进扁平电机的线圈缺陷，提出最大程度满足电气参数的线圈排布新结构及其绕制方法，设计一种无内衬支撑骨架的扁平电机线圈。

一种扁平电机线圈的排布结构，所述电机线圈由三组线圈绕制而成，没有内衬支撑骨架；每一组线圈由4的倍数个单独线圈构成，每个单独线圈形状可以是三角形、或者六边形、或者四边形、或者椭圆形，所有单独线圈排布间距均匀，整体为一个放射状的圆环形结构；每一组线圈所包含的每个单独线圈之间无断点、无连接焊点，且相邻的两个单独线圈的绕线方向相反，即一个为顺时针绕制，则相邻的另一个为反时针绕制。

所述的单独线圈可由多个绕制方向相同且位置相交的单独线圈构成，等效为一个单独线圈。

其绕线方法如下：把三组线圈包含的单独线圈按顺序分为A1、A2、A3、A4…..An，B1、B2、B3、B4…..Bn，C1、C2、C3、C4…..Cn，按A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、 B4 、C4…..An、Bn、Cn的顺序交错排布围成扁平圆环形，且还具备规律1：每一个单独的线圈的两个边的中间，排布有相邻的左右四个单独线圈的其中一个边，这四个单独线圈属于其他两组线圈包含的单独线圈，即如果属于A组线圈的第AX单独线圈的两边中间，排布着属于B组线圈的第BX-1单独线圈的右边和属于C组线圈的第CX-1单独线圈的右边，也排布着属于B组线圈的第BX单独线圈的左边和属于C组线圈的第CX单独线圈的左边，（当X的值等于1时，BX-1是第BN的单独线圈；CX-1是第CN的单独线圈）；属于B组线圈的第BX单独线圈和属于C组线圈的第CX单独线圈与上述规律相同。

三组线圈交错排布，当每组线圈包含4个单独线圈即上述N=4时，排布规律是：在圆环形的厚度方向，单独线圈 A1、B2和C3排布在同一层；A2、B3和C4排布在同一层；A3、B4和C1排布在同一层；A4、B1和C2排布在同一层，且每层每组的单独线圈分布在圆周间距为120度的位置上，总计12个单独线圈间距均匀排成一个圆环形线圈结构，并具备规律1特征。

当每组线圈包含8个单独线圈即上述N=8时，排布规律是：在圆环形的厚度方向，单独线圈 A1、A2、B3、B4、和C5、C6排布在同一层；A3、A4、B5、B6、和C7、C8排布在同一层；A5、A6、B7、B8、和C1、C2排布在同一层；A7、A8、B1、B2、和C3、C4排布在同一层，且每层每组的两个单独线圈分布在圆周间距为120度的位置上，总计24个单独线圈间距均匀排成一个圆环形的线圈结构，并具备规律1特征。

当每组线圈包含16个单独线圈即上述N=16时，排布规律是：在圆环形的厚度方向，单独线圈 A1、A2、A3、A4、B5、B6、B7、B8和C9、C10、C11、C12排布在同一层；A5、A6、A7、A8、B9、B10、B11、B12和C13、C14、C15、C16排布在同一层；A9、A10、A11、A12、B13、B14、B15、B16和C1、C2、C3、C4排布在同一层；A13、A14、A15、A16、B1、B2、B3、B4和C5、C6、C7、C8排布在同一层，且每层每组的四个单独线圈分布在圆周间距为120度的位置上，总计48个单独线圈间距均匀排成一个圆环形的线圈结构，并具备规律1特征。