[实用新型]一种多极空心杯电机线圈结构

说明书

本实用新型公开了一种多极空心杯电机线圈结构，包括：圆柱形状的筒形线圈；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；各个线圈组依次交叉排布，每个线圈组包括N个独立线圈(N≥4，代表永磁体极数)；任意一个线圈组的各独立线圈由同一绕线串接绕制而成，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度为360°/(3*N)且均布在圆周上；本实用新型可缩短磁路，减少磁漏，提高线圈利用率，提高电机功率密度，精简工艺。

技术领域

本实用新型属于一种电机技术领域，尤其涉及一种多极空心杯电机线圈结构。

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多为使用永磁体为两极所对应的线圈排布结构。同尺寸的两极永磁电机磁路长，对有刷电机会造成机壳外侧漏磁现象比较突出，对无刷电机，则需要径向尺寸更厚的硅钢片确保不漏磁，这使得电机绕线空间减少，电机功率密度低，电机绕组的效率低下，能源利用率不高。而采用多级结构时，电机功率密度和效率则显著提高；

采用多极永磁体的空心杯线圈排布结构中，其主要是需要考虑是各线圈组的引出线线头要尽量少，因为每个线圈组包含的单独线圈会更多且分布在圆周的间隔位置上，如果线头太多，则需要进行手工操作把相应的各单独线圈焊接进行线路联通，比如四极磁钢对应的空心杯线圈采用菱形蝶形绕线方式，则至少包含12个单独线圈，每4个线圈构成一个线圈组，则每个单独线圈就有一进一出引线头，整个空心杯线圈会出产生24个引线头，后续工艺需要把每一组的四个单独线圈的进出线进行连线为一相线圈，这个工艺是机器操作不了的，人工焊接的效率非常低、操作困难的而且出错率非常大、可靠性非常差，这个问题是长期影响空心杯电机多极化的主要问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的一个或多个上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多极空心杯电机线圈结构，缩短磁路，减少磁漏，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，本实用新型提供了一种多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，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；任一线圈组于圆柱形状的筒形线圈的端面圆上所占的弧长总和为1/3圆周长度(即所对应的圆心角的总和为120°)；所述的任意一个线圈组至少包括N(N≥4，代表磁钢永磁铁的极数)个独立线圈。

本方案多极空心杯电机线圈的绕制方法如下，所述的线圈由漆包线绕制：

(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且与起始点在投影的同一圆周上相距(360° /N)的位置，再按顺向沿圆柱的表面回到起始点所在的端面圆，并且与起始点相距(2*(360°/N))的位置，之后再沿圆柱的表面绕制到圆柱形的另一个端面圆且与起始点在投影的同一圆周上相距(3*(360° /N))的位置，以此类推，直到绕线绕至回到起始点所在的端面圆，并且与起始点相距360°即重合(也即(N*(360°/N))的位置时，形成第一匝绕线；之后紧邻第一匝绕线开始绕制第二匝绕线，以此上述方法重复绕制若干匝一直绕到每一段对称的圆弧均占据端面圆周的(1/(3N))弧长的宽度，之后引出绕线；