一種應(yīng)用模塊化pcb定子的盤式無鐵芯永磁電機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用模塊化PCB定子的盤式無鐵芯永磁電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，所述定子由PCB電路板沿軸向疊置而成，每個(gè)所述PCB電路板至少均分為兩個(gè)模塊，每個(gè)所述模塊上沿周向均勻印制有相同的繞組線圈，周向上相鄰兩個(gè)所述模塊的繞組線圈串聯(lián)或并聯(lián)連接，軸向上相鄰兩個(gè)所述PCB電路板的繞組線圈串聯(lián)或并聯(lián)連接。本發(fā)明降低了生產(chǎn)成本，提高了電機(jī)的功率密度，適用于適用于所有結(jié)構(gòu)類型的盤式永磁電機(jī)。
【專利說明】
一種應(yīng)用模塊化PCB定子的盤式無鐵芯永磁電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種盤式電機(jī)，更具體的說，是涉及一種應(yīng)用模塊化PCB定子的盤式無鐵芯永磁電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]盤式永磁電機(jī)屬于軸向磁通的電機(jī)，其與傳統(tǒng)的徑向磁通結(jié)構(gòu)電機(jī)相比，它的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，且具備體積小，質(zhì)量輕，損耗小，效率高，運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。鑒于盤式永磁電機(jī)的這些優(yōu)點(diǎn)，該類電機(jī)十分適合用作高性能伺服電機(jī)和大力矩直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并在已廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化設(shè)備，尤其適合應(yīng)用于電動(dòng)車輛、可再生能源系統(tǒng)、飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)等要求高轉(zhuǎn)矩密度和緊湊空間的場(chǎng)合。
[0003]盤式電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)之一是其外形小巧，結(jié)構(gòu)精致，而為了保證盤式電機(jī)的尺寸規(guī)格在一定的限制條件內(nèi)，其氣隙的長(zhǎng)度也受到一定的限制，從而限制了定子繞組排布所能占據(jù)的空間范圍。盤形電樞的制造是盤式永磁同步電機(jī)的制造關(guān)鍵之一，繞組的成形工藝與電機(jī)氣隙大小，永磁材料的用量等都有密切的關(guān)系。從所占空間的角度看，若要在盤式電機(jī)中應(yīng)用傳統(tǒng)定子電樞，鐵心需開槽繞線，占據(jù)較大的空間體積，還會(huì)帶來渦流損耗、齒槽轉(zhuǎn)矩波動(dòng)等影響。盤式電機(jī)卷繞結(jié)構(gòu)的鐵心開槽復(fù)雜，自動(dòng)化下線工藝復(fù)雜，故從批量生產(chǎn)的角度看，傳統(tǒng)盤式電機(jī)定子繞線電樞不方便大規(guī)模生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種應(yīng)用模塊化PCB定子的盤式無鐵芯永磁電機(jī)，降低了生產(chǎn)成本，提高了電機(jī)的功率密度。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0006]本發(fā)明的一種應(yīng)用模塊化PCB定子的盤式無鐵芯永磁電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，所述定子由PCB電路板沿軸向疊置而成，每個(gè)所述PCB電路板至少均分為兩個(gè)模塊，每個(gè)所述模塊上沿周向均勻印制有相同的繞組線圈，周向上相鄰兩個(gè)所述模塊的繞組線圈串聯(lián)或并聯(lián)連接，軸向上相鄰兩個(gè)所述PCB電路板的繞組線圈串聯(lián)或并聯(lián)連接。
[0007]構(gòu)成所述PCB電路板的模塊均沿兩條直徑邊分別設(shè)置有導(dǎo)電連接孔，且兩側(cè)所述導(dǎo)電連接孔錯(cuò)位對(duì)齊，所述模塊上的繞組線圈的正極均連接一側(cè)的導(dǎo)電連接孔，所述模塊上的繞組線圈的負(fù)極均連接另一側(cè)的導(dǎo)電連接孔。
[0008]周向上相鄰兩個(gè)所述模塊的繞組線圈通過導(dǎo)電連接孔之間的連接進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)，軸向上相鄰兩個(gè)所述PCB電路板的繞組線圈通過導(dǎo)電連接孔之間的連接進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)。
[0009]所述模塊沿每條直徑邊設(shè)置的導(dǎo)電連接孔數(shù)量均等于所述模塊本身印制的繞組線圈數(shù)量。
[0010]所述每個(gè)模塊上至少設(shè)置有兩個(gè)繞組線圈。
[0011]構(gòu)成所述定子的PCB電路板之間通過焊接或螺栓或環(huán)形支架進(jìn)行固定。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案所帶來的有益效果是:
[0013](I)本發(fā)明中，定子由PCB電路板沿軸向疊置而成，增加反電動(dòng)勢(shì)或電流的輸出，以提高電機(jī)容量，能充分利用氣隙空間，避免機(jī)器繞線以及線圈還氧固化等問題，有效簡(jiǎn)化電樞生產(chǎn)制造工藝，減輕電機(jī)重量，使軸向空間更加緊湊，線圈定位更加準(zhǔn)確，同時(shí)提高電機(jī)穩(wěn)定性；
[0014](2)本發(fā)明中，PCB電路板至少均分為兩個(gè)模塊，避免了 PCB電路板尺寸過大時(shí)印制線條長(zhǎng)引起的阻抗增加的現(xiàn)象，提升了抗噪聲能力，節(jié)約了成本；
[0015](3)本發(fā)明中，PCB電路板的模塊均沿兩條直徑邊分別設(shè)置有導(dǎo)電連接孔，在軸向和軸向上可以通過多樣化的串并聯(lián)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓以及輸出電流的調(diào)節(jié)，靈活地裝配各個(gè)定子模塊以達(dá)到不同的電機(jī)性能要求，且模塊化定子成本低，容錯(cuò)性強(qiáng)，便于維修和更換，并且電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)的功率輸出和轉(zhuǎn)矩輸出；
[0016](4)本發(fā)明在一定程度上緩解了大型盤式電機(jī)定子過大帶來的相關(guān)問題，增強(qiáng)了電機(jī)的制造靈活性、運(yùn)行可靠性、可維護(hù)性、容錯(cuò)性，便于維修和更換，也非常便于模塊間繞組絕緣，簡(jiǎn)化了電樞生產(chǎn)制造工藝和印制電路板裝配過程，大大降低了電樞生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0017]圖1是構(gòu)成本發(fā)明定子的PCB電路板模塊示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明中繞組線圈串聯(lián)的PCB電路板示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明中繞組線圈復(fù)合串并聯(lián)的PCB電路板示意圖。
[0020]附圖標(biāo)記:1PCB電路板;2模塊;3繞組線圈;4導(dǎo)電連接孔。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0022]本發(fā)明的一種應(yīng)用模塊化PCB定子的盤式無鐵芯永磁電機(jī)，包括永磁體與背鐵構(gòu)成的轉(zhuǎn)子部分、軸承、端蓋和定子等基本結(jié)構(gòu)，電極內(nèi)主磁場(chǎng)由永磁體激勵(lì)產(chǎn)生，電機(jī)磁通方向?yàn)檩S向，定子無鐵心無齒槽，避免了定子鐵心帶來的渦流損耗，以及定子齒槽帶來的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。所述轉(zhuǎn)子由永磁材料在轉(zhuǎn)子框架上拼接或粘接組合而成。所述定子由多塊相同外形的PCB電路板I沿軸向疊置而成，增加反電動(dòng)勢(shì)或電流的輸出，以提高電機(jī)容量，構(gòu)成所述定子的PCB電路板I之間軸向?qū)R，且通過焊接或螺栓或環(huán)形支架或以上方式的組合進(jìn)行固定。每個(gè)所述PCB電路板I設(shè)計(jì)為由若干個(gè)相同的模塊2連接、組合而成的整體，至少均分為兩個(gè)相同模塊2，相鄰模塊2之間的分割線為沿徑向設(shè)置，所述模塊2之間焊接固定，周向方向上同樣具有模塊化拼接的特性。每個(gè)所述模塊2上沿周向均勻印制有相同的繞組線圈3，所述繞組線圈3由銅箔構(gòu)成，繞組線圈3的匝數(shù)和環(huán)繞方向均相同，每個(gè)繞組線圈3各占相同面積的一個(gè)區(qū)域，即一個(gè)區(qū)域?qū)儆谝幌?，所述每個(gè)模塊2上至少設(shè)置有兩個(gè)繞組線圈3，所述繞組線圈3的個(gè)數(shù)可根據(jù)電機(jī)相數(shù)進(jìn)行確定。構(gòu)成所述PCB電路板I的模塊2均沿兩條直徑邊分別設(shè)置有導(dǎo)電連接孔4，且兩側(cè)所述導(dǎo)電連接孔4錯(cuò)位對(duì)齊，所述導(dǎo)電連接孔4的數(shù)量可根據(jù)繞組線圈3的個(gè)數(shù)進(jìn)行確定，所述模塊2沿每條直徑邊設(shè)置的導(dǎo)電連接孔4數(shù)量均等于所述模塊2本身印制的繞組線圈3數(shù)量。所述模塊2上的繞組線圈3的正極均分別連接一側(cè)的導(dǎo)電連接孔4，所述模塊2上的繞組線圈3的負(fù)極均分別連接另一側(cè)的導(dǎo)電連接孔4。周向上相鄰兩個(gè)所述模塊2的繞組線圈3通過導(dǎo)電連接孔4之間的連接進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)，軸向上相鄰兩個(gè)所述PCB電路板I的繞組線圈3通過導(dǎo)電連接孔4之間的連接進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)，通過多種串并聯(lián)方式，來實(shí)現(xiàn)多種電機(jī)性能要求。模塊多樣化的連接可以使同樣一臺(tái)電機(jī)根據(jù)不同性能要求，通過變換多種電樞結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)多形式輸出。
[0023]電機(jī)結(jié)構(gòu)可以設(shè)置為單邊結(jié)構(gòu)(單定子單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu))、雙邊結(jié)構(gòu)(雙轉(zhuǎn)子單定子結(jié)構(gòu)、雙定子單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu))、多盤式結(jié)構(gòu)(多定子多轉(zhuǎn)子)等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0024]實(shí)施例
[0025]本發(fā)明為單定子雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子部分包括背鐵支撐件以及表貼式釹鐵硼永磁體，所述定子由若干個(gè)相同的圓環(huán)形PCB電路板I疊置構(gòu)成，外部可由端蓋壓緊厚用螺釘固定，PCB電路板I均分為四個(gè)90°扇環(huán)形模塊2，各個(gè)模塊2之間的軸向連接通過在每個(gè)模塊2內(nèi)徑或外徑處設(shè)置多個(gè)孔位來實(shí)現(xiàn)，如圖1所示，每個(gè)模塊2沿周向均勻印制有三個(gè)繞組線圈3，繞組線圈3設(shè)置為螺旋形，分別設(shè)置正、負(fù)三相六個(gè)出線孔如A+、B+、C+和A—、B—、C—，正極三個(gè)導(dǎo)電連接孔4沿模塊2的一條直徑邊徑向排列，以便于后續(xù)與相鄰模塊2的連接，同時(shí)減少連接線的長(zhǎng)度。負(fù)極的三個(gè)導(dǎo)電連接孔4同樣沿另一條直徑邊徑向排列，但其徑向位置與正極的三個(gè)導(dǎo)電連接孔4錯(cuò)位對(duì)齊，如設(shè)定A—與B+處于相同半徑位置，B—與C+處于相同半徑位置，通過這種布置方式，相鄰扇環(huán)形模塊2串聯(lián)時(shí)，如圖2所示，可以直接利用短斜線將前一扇環(huán)形模塊的A+、B+、C+(A—、B—、C—)與后一扇環(huán)形模塊的A—、B—、C—(A+、B+、C+)相連，相鄰扇環(huán)形模塊并聯(lián)時(shí)，如圖3所示，可以通過三條同心圓弧線將前一扇環(huán)形模塊的A+、B+、C+(A—、B—、C—)與后一扇環(huán)形模塊的A+、B+、C+(A—、B—、C—)相連，并聯(lián)后，再與另外兩個(gè)模塊形成串聯(lián)，這樣的設(shè)計(jì)能夠簡(jiǎn)化布線，使PCB電路板的線路排布更直觀清晰。
[0026]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的功能及工作過程進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體功能和工作過程，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用模塊化PCB定子的盤式無鐵芯永磁電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子，其特征在于，所述定子由PCB電路板沿軸向疊置而成，每個(gè)所述PCB電路板至少均分為兩個(gè)模塊，每個(gè)所述模塊上沿周向均勻印制有相同的繞組線圈，周向上相鄰兩個(gè)所述模塊的繞組線圈串聯(lián)或并聯(lián)連接，軸向上相鄰兩個(gè)所述PCB電路板的繞組線圈串聯(lián)或并聯(lián)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用模塊化PCB定子的盤式無鐵芯永磁電機(jī)，其特征在于，構(gòu)成所述PCB電路板的模塊均沿兩條直徑邊分別設(shè)置有導(dǎo)電連接孔，且兩側(cè)所述導(dǎo)電連接孔錯(cuò)位對(duì)齊，所述模塊上的繞組線圈的正極均連接一側(cè)的導(dǎo)電連接孔，所述模塊上的繞組線圈的負(fù)極均連接另一側(cè)的導(dǎo)電連接孔。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)用模塊化PCB定子的盤式無鐵芯永磁電機(jī)，其特征在于，周向上相鄰兩個(gè)所述模塊的繞組線圈通過導(dǎo)電連接孔之間的連接進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)，軸向上相鄰兩個(gè)所述PCB電路板的繞組線圈通過導(dǎo)電連接孔之間的連接進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)用模塊化PCB定子的盤式無鐵芯永磁電機(jī)，其特征在于，所述模塊沿每條直徑邊設(shè)置的導(dǎo)電連接孔數(shù)量均等于所述模塊本身印制的繞組線圈數(shù)量。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用模塊化PCB定子的盤式無鐵芯永磁電機(jī)，其特征在于，所述每個(gè)模塊上至少設(shè)置有兩個(gè)繞組線圈。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用模塊化PCB定子的盤式無鐵芯永磁電機(jī)，其特征在于，構(gòu)成所述定子的PCB電路板之間通過焊接或螺栓或環(huán)形支架進(jìn)行固定。
【文檔編號(hào)】H02K3/28GK105896760SQ201610369132
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】王曉遠(yuǎn), 樓斐, 李春鵬, 李響
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)