CN108649727A - 一种二极空心杯电机线圈结构及其绕制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二极空心杯电机线圈结构包括：包括套设在磁钢外的圆柱形状的筒形线圈，其特征在于，所述筒形线圈包含三个线圈组，任一线圈组只由一根绕线绕制且只含有一个进线头和一个出线头，所述筒形线圈通过三个线圈组的绕线绕制成无骨架的空心圆柱形线圈。本发明排布结构满足整距整槽的分布式绕组结构，使电机功率密度最大化。在电磁结构上具有对称性、整距整数绕线排布、并且只有六个引出线头，结构简单易于制作，电机功率密度最大化和以及线头少工艺简单利于生产，使得效率更高。

Description

一种二极空心杯电机线圈结构及其绕制方法
技术领域
本发明属于一种电机技术领域，尤其涉及一种二极空心杯电机线圈结构及其绕制方法。
背景技术
空心杯电机属于微型永磁电机类型，其特殊结构在于线圈绕组是无骨架的漆包线自支撑的空心圆柱型结构，该特殊结构形成的电机性能参数是各类同规格电机功率密度最大、效率最高的类型，在各类高端应用如精密控制、航空航天、军事科技、医疗科技等领域有无可替代的应用优势。而目前的空心杯电机线圈绕制工艺是各大微电机企业的技术门槛，且几乎目前市场公开的线圈排布结构和工艺方法均长期被国外垄断，因此，需要找到新的结构和工艺方法，进一步推进空心杯电机的技术突破和市场应用。
在目前已知的空心杯线圈排布结构中，有菱形绕线和斜绕线两大类，在三相有刷和无刷的空心杯线圈结构中，均采取每一相连续绕制占据整个线圈圆周的120°方式的排布结构，这一排布结构的优点是不论斜绕线还是菱形绕线方式，每一相线圈均只有进线和出现两个线头，总计三相为6个线头，但是缺点是线圈的利用率低，属于分数绕组，比整数绕组低15％左右功率密度；如果采用整数绕组，采用菱形蝶形绕线方式则每一相线圈至少要2个单独线圈成对称结构总计最少6个单独线圈，则每一相线圈会引出两个进线头和两个出线头，整个圆柱型三相线圈会出产生六个引线头，后续工艺需要把每一相的两个单独线圈的进出线进行连线为一相线圈，工艺非常繁琐，只能靠人工进行不仅可靠性差、生产效率也非常低。
发明内容
为了解决现有技术中的一个或多个上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种二极空心杯电机线圈结构及其绕制方法，提高线圈利用率，提高电机功率密度，精简工艺。
为实现上述目的，本发明提供了一种二极空心杯电机线圈结构包括套设在磁钢外的圆柱形状的筒形线圈，其特征在于，所述筒形线圈包含三个线圈组，任一线圈组只由一根绕线绕制且只含有一个进线头和一个出线头，所述筒形线圈通过三个线圈组的绕线绕制成无骨架的空心圆柱形线圈。
进一步的，所述筒形线圈包含三个线圈组，各个线圈组依次交叉排布，所述每个线圈组包括两个绕制在圆柱形表面的互为中心对称的独立线圈，该两个独立线圈由同一绕线串接绕制，所述各个独立线圈于圆柱形状的筒形线圈的端面圆上所占的弧长为1/6圆周长度(即所对应的圆心角为60°)
本方案二极空心杯电机线圈的绕制方法如下：
(1)把整个线圈分为A、B、C三个线圈组，开始时，A线圈组的绕线从圆柱形的一个端面圆周上任一点开始绕制，沿圆柱的表面绕制到圆柱形的另一个端面与起始点相对即180°的位置，再按同一方向沿圆柱的表面回到起始点，形成第一匝线圈；之后紧邻第一匝线圈开始绕制第二匝线圈，以此类推重复绕制，一直绕到占据端面圆周的1/6弧长的宽度，之后引出绕线将其扭转至引出点的同一端面圆的180°位置开始按上述方法反向绕制，一直绕到占据端面圆周的1/6弧长的宽度，此时A线圈组绕制成型；
(2)按照步骤(1)的方法紧挨着A线圈组开始绕制B线圈组，待B线圈组绕制成型后，开始绕制C线圈组；C线圈组绕制成型后，A、B、C三个线圈组在同一个端面圆上各自占据的弧长为1/3的圆周长度，此时A、B、C三个线圈组形成一个无骨架的空心圆柱形线圈。
采用本方案时，本发明将把整个线圈分为三个线圈组即三相，每一个线圈组分布两部分，各自呈中心对称，均排布占据圆周的六分之一弧长。绕制时，先按波形绕制方法一个方向如顺时针绕制若干匝占据圆周的六分之一，再引出线旋转到圆周相对的位置反向再绕制相等匝数占据六分之一；其他两组线圈以此类推，绕制成一个圆柱型空心整体线圈。
本发明至少具有以下有益效果：本发明线圈的排布结构满足整距整槽的分布式绕组结构，使电机功率密度最大化。在电磁结构上具有对称性、整距整数绕线排布、并且只有六个引出线头，结构简单易于制作，电机功率密度最大化和以及线头少工艺简单利于生产，使得效率更高。
附图说明
图1是本发明二极空心杯电机线圈结构实施例的主示图；
图2是二极空心杯电机线圈结构俯视图；
图3是图1中A线圈组的绕制结构示意图(一)；
图4是图1中A线圈组的绕制结构示意图(二)；
图5是图1中A线圈组的绕制结构示意图(三)；
图6是图1中A线圈组的绕制结构示意图(四)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
附图标记包括：A线圈组15、B线圈组16、C线圈组17、A1线圈18、B1线圈19、C1线圈20、A2线圈21、B2线圈22、C2线圈23。
参见图1-6所示：
一种二极空心杯电机线圈结构，包括套设在磁钢外的圆柱形状的筒形线圈，所述筒形线圈包含三个线圈组，分别是A线圈组15、B线圈组16、C线圈组17。任一线圈组只由一根绕线绕制且只含有一个进线头和一个出线头，分别是：分别是A线圈组进、出线头Ain、Aout，B线圈组进、出线头Bin、Bout，、C线圈组进、出线头Cin、Cout。筒形线圈通过三个线圈组的绕线绕制成无骨架的空心圆柱形线圈。各个线圈组依次交叉排布，每个线圈组包括两个绕制在圆柱形表面的互为中心对称的独立线圈，该两个独立线圈由同一绕线串接绕制，分别是：A1线圈18、B1线圈19、C1线圈20、A2线圈21、B2线圈22、C2线圈23；各个独立线圈于圆柱形状的筒形线圈的端面圆上所占的弧长为1/6圆周长度(即所对应的圆心角为60°)。
该二极空心杯电机线圈结构的绕制方法如下：
(1)第一组线圈A线圈的漆包线从圆柱形的一个端面圆周上任一点(标记为0°位置)开始绕制，沿圆柱面到圆柱形的另一个端面与起始点相对即180°的位置，再按同一方向沿圆柱面回到起始点附近位置，形成一匝绕线(附图3)；按上述方法，每绕制一匝沿圆柱端面圆周的一个方向逐渐前进，一直绕到端面圆周的0～60°位置，(附图4)。
(2)漆包线从圆柱面端面圆周上的60°位置引出，旋转至同一端面圆周上的180°位置继续绕制，沿圆柱面到圆柱形的另一个端面与起始点相对即0°的位置，再按同一方向沿圆柱面回到起始点附近位置，形成一匝绕线(附图5)；但漆包线绕线沿圆柱面绕制的方向与步骤(1)所述相反，按上述方法，每绕制一匝沿圆柱端面圆周的一个方向逐渐前进，一直绕到端面圆周的180～240°位置(附图6)。
(3)从第一组线圈的引出线位置即(附图2)上圆柱的端面圆的240°位置开始绕制B线圈组，按上述绕制方法，绕制漆包线分布在60～120°和240～300°位置；同样方法，绕制C线圈组分布在120～180°和300～0°位置，形成一个二极空心杯电机线圈整体。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种二极空心杯电机线圈结构，包括套设在磁钢外的圆柱形状的筒形线圈，其特征在于，所述筒形线圈包含三个线圈组，任一线圈组只由一根绕线绕制且只含有一个进线头和一个出线头，所述筒形线圈通过三个线圈组的绕线绕制成无骨架的空心圆柱形线圈。
2.如权利要求1所述的一种二极空心杯电机线圈，其特征在于：所述筒形线圈包含三个线圈组，各个线圈组依次交叉排布，所述每个线圈组包括两个绕制在圆柱形表面的互为中心对称的独立线圈，该两个独立线圈由同一绕线串接绕制，所述各个独立线圈于圆柱形状的筒形线圈的端面圆上所占的弧长为1/6圆周长度(即所对应的圆心角为60°)。
3.如权利要求1中所述的一种二极空心杯电机线圈结构，其特征在于：所述绕线为漆包线。
4.如权利要求1中所述的一种二极空心杯电机线圈结构，其特征在于：所述的三个线圈组依次相邻。
5.一种二极空心杯电机线圈的绕制方法，其特征在于，绕制步骤如下：(1)把整个线圈分为A、B、C三个线圈组，开始时，A线圈组的绕线从圆柱形的一个端面圆周上任一点开始绕制，沿圆柱的表面绕制到圆柱形的另一个端面与起始点相对即180°的位置，再按同一方向沿圆柱的表面回到起始点，形成第一匝线圈；之后紧邻第一匝线圈开始绕制第二匝线圈，以此类推重复绕制，一直绕到占据端面圆周的1/6弧长的宽度，之后引出绕线将其扭转至引出点的同一端面圆的180°位置开始按上述方法反向绕制，一直绕到占据端面圆周的1/6 弧长的宽度，此时A线圈组绕制成型；
(2)按照步骤(1)的方法紧挨着A线圈组开始绕制B线圈组，待B线圈组绕制成型后，开始绕制C线圈组；C线圈组绕制成型后，A、B、C三个线圈组在同一个端面圆上各自占据的弧长为1/3的圆周长度，此时A、B、C三个线圈组形成一个无骨架的空心圆柱形线圈。
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