[发明专利]一种高功率密度盘式电机绕组结构及其卷绕制备方法

说明书

本发明涉及一种高功率密度盘式电机绕组结构及其卷绕制备方法。电机绕组结构，包括多个结构相同的线圈卷绕件按照短距或整矩的方式嵌入铁芯槽内，或单独作为无铁芯绕组直接成型，每个线圈卷绕件由一块铜板上冲出或线切割出的线圈结构展开件从左到右卷绕构成，线圈结构展开件以类似波浪线的形状平铺于钢板上，根据卷绕的匝数确定优选的卷绕半径，根据电机下线槽的面积确定优选的导线截面积，根据内外径尺寸确定优选的线圈有效长度。本发明使得槽满率更高、气隙平整度更好、内径空隙利用率更高，对于高功率密度的设计和加工则非常有益。这种绕组结构能够提供多套模块化线圈部件，便于电机制造，从而减少制造成本，减少制造误差发生率。

技术领域

本发明涉及绕组及线圈部件的制备领域，尤其涉及一种高功率密度盘式电机绕组结构及其卷绕制备方法。

背景技术

盘式旋转电机由于轴向尺寸短、结构紧凑、散热条件好等诸多优势成为目前高功率密度电机发展的重要趋势。诸如这些盘式旋转电机具有定子和转子两部分构成，定子与转子都呈盘型结构，两者间的气隙是与电机转轴垂直的平面。提高电机绕组的槽满率和无铁芯设计都是提高电机功率密度的有效途径，但这两种方式的采用会影响整个绕组的平整度，继而影响气隙平面的均匀度，因此高功率密度和高性能这两个指标，在电机的设计和加工方面来说常常是很难兼顾的。特别是盘式电机的绕组，绕组内径和外径的差别比较大，造成外径处绕组空闲较多，而内径处绕组排线空间紧张，导致端部空间吃紧，每个线圈在端部互相叠压排列，存在绝缘层破坏而短路的风险，诸如专利号CN108768033A和CN108015119A公开的扁铜线成型绕组的设计和加工方法应用在此类盘式电机绕组中都存在类似问题。

另外，专利号CN101490933B和US2012/0217836A1公开了一种发夹式绕组的结构形式，将U型导体插入线槽后再将端部弯曲焊接。该类绕组可以提高槽满率和整体刚度，但其绕组结构受工艺影响，只能做波绕组，而且焊接前的端部整形部分工装头复杂，自动化处理有难度。特别是对于有的电机对电动势和磁动势要求较高，需要通过采用叠绕组的方式灵活选择节距，或需要通过叠绕组的短距线圈缩短端部的场合，此类绕组就很难应对。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高功率密度盘式电机绕组结构及其卷绕制备方法，以解决上述技术问题，为实现上述目的本发明采用以下技术方案：

一种高功率密度盘式电机绕组结构，包括多个结构相同的线圈卷绕件按照短距或整矩的方式嵌入铁芯槽内，或单独作为无铁芯绕组直接成型，每个线圈卷绕件由一块铜板上冲出或线切割出的线圈结构展开件从左到右卷绕构成，所述线圈结构展开件以类似波浪线的形状平铺于钢板上，根据卷绕的匝数确定优选的卷绕半径，根据电机下线槽的面积确定优选的导线截面积，根据内外径尺寸确定优选的线圈有效长度。

优选的，所述线圈结构展开件以平面展开的形式进行绝缘层镀膜处理。

优选的，所述线圈结构展开件的始端侧被沿卷绕方向由内到外卷绕数圈后构成线圈卷绕件。

优选的，所述线圈卷绕件的外缘形状为圆形、带倒角的矩形或椭圆形中的任一形状。

优选的，所述线圈卷绕件按设计要求排列好之后，采用连接件将每一相相邻线圈卷绕件的始端侧和末端侧经焊接进行电连接，或根据实际需要将每一相相邻线圈卷绕件的始端侧和始端侧经焊接进行电连接。

优选的，所述线圈卷绕件的两个线圈边以上下层的状态排列在两个槽中，无交叠现象。

上述的线圈结构展开件因为平面展开的状态，大大减少了绝缘膜镀膜工艺的复杂度。整个线圈由平面件卷绕而成，无需人工线绕，对于采用固定截距的绕组，只需要采用两种结构件就能完成整个绕组的制造，实现了线圈制造机械化，提高了生产效率，特别适合单层链式绕组、单层或双层叠绕组的型式。根据本发明生产的线圈，由于每个线圈卷绕件和相邻线圈卷绕件采用结构件焊接，不存在重叠和交叉现象，大大降低了线圈制造过程中绝缘破坏的可能性。此外，线圈卷绕件省去了传统成型扁铜线的端部鼻子，减少了铜耗和线圈漏感，提高了电机效率。