[发明专利]一种极薄盘式绕组

说明书

本发明公开了一种极薄盘式绕组结构及制造方法，本极薄盘式绕组采用同平面式线径差异化绕组结构，线径自内向外逐渐增大。同相绕组由,但不限于，整块导电材料经线切割制造而成或由多段焊接，形成一体的绕组基础件。绕组基础件位于电机磁场下的有效段采用同平面式设计；上下无效段（端部）采用U型叠扣式设计。定子绕组由各相绕组基础件叠放而成，使各相绕组有效段位于同一平面下，上下无效段可在留有足够绝缘间隙的前提下，实现分层排布。绕组外表面包覆有若干层绝缘材料与支撑材料。极薄盘式绕组由绕组端部实现与机壳间的固定连接。本发明结构简单，可降低盘式电机的电磁间隙轴向尺寸，提高绕组的空间利用率，同时在保证合理温升特性前提下，增大盘式电机的极限驱动电流、改善转矩特性及功率密度等。

技术领域

本发明属于电机绕组设计与制造领域，特别涉及一种极薄盘式绕组。

背景技术

盘式电机有别于径向磁场电机，气隙呈平面型，磁通呈轴向分布，属轴向磁场电机。得益于定子、转子独特的盘式外形，盘式电机的体积与重量较小，同时效率较高。通常定子部分由若干匝铜线或扁铜线缠绕在定子槽内，或没有齿槽结构，绕组直接置于轴向磁场之下，转子部分由不同充磁方向的永磁体贴附于转子盘上，定转子等经过配合形成盘式电机。

基于体积小、重量轻、结构紧凑等优点，盘式电机在许多行业的得到广泛应用。随着对盘式电机功率密度、转矩密度等性能的需求日益增长，盘式电机自身散热问题愈加严重，如何在合理的温度攀升限定内提升电机驱动电流以达到更优性能是当前盘式电机重要研究方向。

盘式电机运行时，内部的各类损耗会导致机体产生大量的热量，定子绕组的铜耗尤为严重，温度的攀升会致使绕组温升过高而损坏绝缘层或致使永磁体退磁，造成不可逆的损坏。盘式电机的温升相当程度上制约着其性能的进一步优化。因此，绕组温升特性是考量盘式电机优劣的重要衡量指标。

盘式电机体积往往有严格限制，即盘式电机的气隙总面积有限，若提高盘式电机的空间利用率，特别是绕组槽满率，可在有限的槽面积内产生更大的电流，有效地提高盘式电机转矩特性、功率密度以及效率等性能。

现有能够优化定子及绕组结构的发明中，集中于定子结构与槽型、绕组连接方式等的创新，未从绕组自身空间拓扑结构入手，盘式电机绕组空间利用率仍然不够充分，无法实现有限空间内电流密度的提升，而且在结构强度方面还有待进一步研究。

现有能够提高定子绕组散热能力的发明中，一部分以盘式电机定子绕组包覆高导热材料为研究技术点，如在每相绕组外部包裹一层高导热系数的热管，提高绕组的散热能力。此类发明由于增加热管，一方面导致电机的厚度增加，另一方面热管对盘式电机的电磁性能和机械性能产生一定的影响。另一部分以绕组主动冷却结构为研究技术点，此类发明在极其有限的空间内，增加大量液冷通道，大幅增加盘式电机的外径与轴向厚度，同时结构复杂难以得到实际应用。

现有能够降低电机厚度的发明中，一部分以无刷直流电机等径向磁通电机为研究对象，无法适用于盘式电机的特殊结构；还有部分研究主要集中于盘式电机机壳厚度的降低、负载与转子连接方式上的创新，未能从盘式电机自身拓扑结构入手进行优化创新。

以上现有技术中，均没有提出适用于盘式电机的新型绕组拓扑结构，且未能提高绕组空间利用率，同时对超薄绕组的研究并不适用于盘式电机的特殊结构。发明内容

针对现有技术的上述缺点或优化需求，本发明提供了一种极薄盘式绕组，其目的在于解决盘式电机绕组轴向厚度较大、磁场减弱、绕组空间利用率不足、绕组电流密度无法提升的问题。

本发明的上述技术问题主要通过下述技术方案得到解决：