[发明专利]一种基于盘式永磁电机绕组的定子结构

说明书

本发明公开了一种基于盘式永磁电机绕组的定子结构，包括：至少6层或6N层的PCB板，以及霍尔传感器；所述PCB板的每层上设置有：多组外端部、绕组设置部、以及多组内端部；所述PCB板上的每一层至少设置三相绕组，每一相所述绕组均分别对应设置两个接线端；所述接线端设置在所述外端部上；每一相绕组线圈均从对应的所述外端部处进行印制排布；所述绕组线圈沿周向均匀印制在所述绕组设置部，且所述绕组线圈的长度沿径向并列排布印制，且并列排布且不交叠；在所述PCB板每层上设置的同一相所述绕组线圈均通过所述外端部和及所述内端部进行连接；所述霍尔传感器成角度设置在所述外端部上；所述PCB板内各层通过过孔连接。

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其涉及一种基于盘式永磁电机绕组的定子结构。

背景技术

盘式电机与传统径向电机不同，盘式电机的定转子沿轴向布置，有单转子单定子，中间定子，多盘式等结构。传统径向电机存在一些不易解决的难点，比如转矩脉动，散热差，转子铁芯利用率低等，因此盘式电机在上世纪40年代开始受到越来越多的重视。目前，盘式电机在飞轮储能系统、机电一体化设备等领域有着广泛的应用。PCB定子盘式永磁电机是印制电路板技术和盘式电机技术的结合。定子采用PCB技术，无定子铁芯，所以电机的生产制造简单，体积小，质量轻，功率密度高，转矩脉动小，电机结构紧凑。

PCB定子盘式永磁电机设计的关键是PCB绕组的设计，绕组的设计与印制电路板生产工艺，电机输出性能，电机气隙大小，永磁材料的用量和电机尺寸等都有密切的关系。对于传统的布线方式来说，由于有效导体每层都有，而外端部只有一层，内端部只有两层。所以在相同电流密度下，一般外端部比有效导体大6倍，内端部比有效导体宽度大3度，内外端部就会占据较大空间，使得定子的利用率降低，影响出力。对于本来就空间狭小的内径处，会显得十分“拥挤”，使得布线难度加大，影响散热，限制电流的提升，特别是在每极每相槽数较多时，这种影响会更加显著。每极每相槽数越多，端部数量越多，占据的空间越大，铜耗越大，效率越低，使得功率密度的提升变得困难。

因此，基于以上存在的技术问题，本发明提供了解决以上技术问题的技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于盘式永磁电机绕组的定子结构，本发明的定子结构方式使得端部长度和占用的空间大大缩小，使得内径处布线方便，有利于流通大电流，在定子外径一定的情况下提高了定子的有效利用率。

本发明提供的技术方案如下：

一种基于盘式永磁电机绕组的定子结构，包括：至少6层或6N层的PCB板，以及霍尔传感器；所述PCB板的每层上设置有：多组外端部、绕组设置部、以及多组内端部；所述PCB板上的每一层至少设置三相绕组，每一相所述绕组均分别对应设置两个接线端；所述接线端设置在所述外端部上；每一相绕组线圈均从对应的所述外端部处进行印制排布；所述绕组线圈沿周向均匀印制在所述绕组设置部，且所述绕组线圈的长度沿径向并列排布印制，且并列排布且不交叠；在所述PCB板每层上设置的同一相所述绕组线圈均通过所述外端部和及所述内端部进行连接；所述霍尔传感器成角度设置在所述外端部上；所述PCB板内各层通过过孔连接。

具体的，采用的连接方式的绕组能够充分利用定子板的空间，减小定子板尺寸的同时，各层相同位置的有效导体通过过孔并联在一起，可以增大导通电流，减小绕组电阻；还降低了每相绕组的电阻和铜耗，相应的提高了效率和输出功率。同时在定子板上设置有成角度安装霍尔传感器，能够实时的检测转子的位置，可以进一步的根据转子位置改善电机控制，还可以延长电机寿命并减少成本。

进一步优选的，包括：所述外端部均沿所述绕组设置部的外径周向排布，且成弧度设置；所述内端部均沿所述绕组设置部的内径周向排布，且成弧度设置。

进一步优选的，包括：每组所述外端部上均设置多个外端部导体，且每组外端部导体个数相等；每组所述内端部上均设置多个内端部导体，且相邻的两组所述内端部上设置的内端部导体个数不等。