[发明专利]一种多组合可调型PCB集中绕组的定子结构

说明书

本发明公开了一种多组合可调型PCB集中绕组的定子结构，该结构采用双层绕线方式以及将“槽”的概念引入到无铁心PCB定子绕组中，其中每个“槽”中含有一个线圈的上元件边和相邻线圈的下元件边，且每个“槽”中的上元件边和下元件边在周向位置上完全重合，在轴向位置上被PCB绝缘层相互隔离，分布在不同的PCB布线层中；该定子结构中的每个线圈在圆周方向上都是均匀分布的，且任何两个相邻线圈都处于不同的PCB布线层中；其中每个线圈都有一对正负出线端子，每对正负出线端子可根据PCB盘式永磁电机设计中极槽配合的不同进行多种组合的串并联连接；该定子结构中的线圈个数或者“槽”的数量也可根据极槽配合的不同进行相应的设计调整。

技术领域

本发明涉及PCB集中绕组的定子结构领域，特别是涉及一种多组合可调型PCB集中绕组的定子结构。

背景技术

对于PCB定子绕组，它是一种在良好的绝缘材料上按预设绕组排布路径铺设铜箔而制成，其结构呈扁平状，与轴向磁通永磁电机(盘式永磁电机)结构配合完美。基于PCB绕组的盘式永磁电机，定子无铁芯，消除了定子铁芯带来的涡流损耗和磁滞损耗，以及定子齿槽带来的转矩脉动，提高了电机功率密度和其输出力矩的平稳性，降低了电机噪声。印制电路板(PCB)技术的应用简化了盘式无铁芯永磁电机电枢生产制造工艺，充分利用了有限的轴向气隙空间，直接将绕组印制在PCB板上，可以减轻了电机重量，使电机轴向空间更加紧凑，绕组设计更加灵活，线圈定位更加准确，减少了反电动势中的谐波分量，提高了电机的稳定性。

由于PCB盘式永磁电机为盘式无铁心电机，该电机的定子无齿槽，其极槽配合的概念很难在PCB盘式永磁电机的设计中直观的体现出来；对于PCB定子绕组，怎样能够将“槽”的概念融入到绕组设计中是PCB定子绕组设计的难点之一；怎样能够在PCB定子绕组中实现多种组合可调的极槽配合是PCB定子绕组设计的难点之二。这两个设计难点限制了PCB盘式无铁心永磁电机的使用范围；因此，如何解决上述设计难点是本领域技术人员需要研究的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种多组合可调型PCB集中绕组的定子结构。该定子结构应用于PCB盘式永磁电机。本发明将槽的概念融入到绕组设计中，其中每个槽中含有一个集中线圈的上元件边和相邻集中线圈的下元件边，类似于双层绕组，且每个槽中的上元件边和下元件边在周向位置上完全重合，在轴向位置上分布于不同的PCB布线层中，解决了PCB定子绕组设计中“槽”的问题；对于多种组合可调的极槽配合设计，每个线圈需要预留出一对正负出线端子，每对正负出线端子可以按照多种组合的串并联连接规律，去实现极槽配合可调的设计效果；对于不同的线圈个数或“槽”数量的设计，其极槽配合的组合也会有所变化。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种多组合可调型PCB集中绕组的定子结构，由至少三个集中线圈和至少四层印刷电路层堆叠构成；每个集中线圈由至少一个正子线圈和、至少一个负子线圈组成和通孔导体柱组成，正子线圈和负子线圈分别位于两个不同的印刷电路层中，且正子线圈与所述集中线圈的正出线端子连接，负子线圈与所述集中线圈的负出线端子连接，最终通过通孔导体柱将正子线圈和负子线圈进行串联连接，以构成一个完整的集中线圈；

所述正子线圈包括正子线圈上元件边和正子线圈下元件边，所述负子线圈包括负子线圈上元件边和负子线圈下元件边，所述正子线圈上元件边和负子线圈上元件边共同组成有集中线圈的上元件边，所述正子线圈下元件边和负子线圈下元件边共同组成有集中线圈的下元件边，所述上元件边或下元件边至少占两层的印刷电路层；

每个集中线圈的上元件边和相邻线圈的下元件边共同组成有槽，每个槽中的上元件边和下元件边在周向位置上完全重合，在轴向位置上交替排列，使定子结构至少由四层的印刷电路层堆叠而成；每个所述集中线圈的正负出线端子与PCB盘式永磁电机的极数相配合，相互之间进行组合的串、并联连接，以实现多种组合可调的极槽配合。