[實用新型]盤式無刷電機的雙層PCB板線圈繞組結構

有效

• 申請號: 201520856532.5
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN205178689U
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 張友軍;張凱;張玉珍
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H02K3/26
• 分類號: H02K3/26;H02K3/28
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 楊明

技術領域

本實用新型涉及一種盤式無刷電機的線圈繞組結構，尤其涉及一種盤式無 刷電機的雙層PCB板線圈繞組結構。

背景技術

盤式電機(DiscMachine)是一種氣隙為平面、磁場方向為軸向的電機，因 為其外型類似于日常使用的盤子，因而一般稱為盤式電機，相對于傳統徑向磁 場電機(RadialFluxPermanentMagneticMachine-簡稱RFPMMachine)，盤式電 機也稱為軸向磁場電機(AxialFluxPermanentMagnetMachine-簡稱AFPM Machine)。

在結構上，永磁盤式電機(AFPMMachine)與傳統徑向磁場電機(RFPM Machine)有著很大的不同。傳統RFPM電機的磁場方向為徑向，其轉子和定子 一般都為圓柱體，并且沿徑向內外嵌套，其電樞由繞組沿圓周方向鑲放(到鐵 芯內)而成，難以制作成無鐵芯結構；而盤式電機磁場方向為軸向，其轉子和 定子一般都為盤狀，沿軸向排列，其電樞由繞組在圓盤上疊放而成，易于制作 成無鐵芯結構。這就使得盤式電機相對傳統電機有軸向尺寸短、可以級聯使用 以及易于制成無鐵芯結構等優勢。傳統電機由于有鐵芯的存在，運行時會產生 鐵芯損耗；同時鐵芯由齒槽構成，運行時會產生齒槽脈動，從而引起轉矩脈動。 因此,采用無鐵芯技術構成的永磁盤式電機具有效率高、轉矩脈動低、軸向尺寸 小等優點，是一種具有較好前景的新型電機。

由于盤式電機永磁材料用量較傳統電機多，在價格方面相對于傳統的徑向 磁場電機(RFPMmachine)要高，但因其效率高、低轉速大扭矩及噪聲小等 一系列優點，在國外發展迅速，已經廣泛應用到機器人等機電一體化的產品中， 同時為了提高工藝性并進一步縮小軸向結構尺寸，采用印刷電路板(Printed CircuitBoard，PCB)工藝制造的定子繞組，可以有效地減小電機氣隙長度，增 加氣隙磁通密度，提高電機效率和輸出力矩的平穩性，在AFPM中已有較多應 用。

傳統的PCB線圈走線方式是一個完整的線圈出現在同一層，這樣如果電機 另一相線圈要與該線圈重疊，則必須通過另一層，這樣一來，三相電機構成線 圈就至少需要三層PCB，再加上線圈之間的連接線可能需要更多層，這就導致 了PCB板成本的增加，LincolnM.Jore等的美國專利US7109625B1就是用六層 PCB構成的盤式無刷電機定子繞組的一個案例。

有鑒于上述的缺陷，本設計人，積極加以研究創新，以期創設一種盤式無 刷電機的雙層PCB板線圈繞組結構，使其在小功率應用場合更具有產業上的利 用價值。

實用新型內容

為解決上述技術問題，本實用新型的目的是提供一種能夠縮小電機軸向尺 寸，降低線圈繞組成本，適用于小功率場合的盤式無刷電機的雙層PCB板線圈 繞組結構。

本實用新型提出的一種盤式無刷電機的雙層PCB板線圈繞組結構，其特征 在于：包括一PCB板，所述PCB板上設有上、下走線層以及若干組過孔，所述 上、下走線層上分別間隔排布有若干組導線，每組導線均在所述上走線層或下 走線層上形成半個線圈，所述上、下走線層上的導線通過過孔相互連接組成一 個整線圈，位于所述上、下走線層上的每組導線分別留有線圈的首、尾端。

作為本實用新型的進一步改進，每組導線為三根獨立的導線，每組過孔為 五個，三根導線相互平行間隔設置，位于上走線層的三根導線與位于下走線層 上的三根導線呈左右對稱設置，所述上、下走線層上的六根導線通過五個過孔 相互連接形成一個匝數為三匝的線圈繞組，所述上、下走線層上相互距離最遠 的兩根導線分別留有線圈的首、尾端。

作為本實用新型的進一步改進，所述導線為24組，所述上、下走線層上 分別排布有12組導線，所述上、下走線層上的各組導線相互均勻間隔設置。

作為本實用新型的進一步改進，所述上、下走線層上相鄰兩組線圈繞組的 機械角度錯開30度，電氣角度錯開120度。

作為本實用新型的進一步改進，所述上、下走線層上的24組導線構成12 個線圈，形成三相八極電機線圈繞組結構，所述線圈繞組為首尾相串的庶極式 繞組。

作為本實用新型的進一步改進，所述PCB板呈圓形。

借由上述方案，本實用新型至少具有以下優點：