一種繞組為印刷電路板結構的盤式永磁電機的製作方法
2023-09-14 05:49:55 1
專利名稱：一種繞組為印刷電路板結構的盤式永磁電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種盤式永磁電機，尤其是繞組為印刷電路板結構的盤式永磁電機。
背景技術：
盤式永磁電機因其氣隙磁場沿軸向分布又被稱為軸向磁場電機，這種電機結構扁 平，軸向尺寸短，轉動慣量小，轉矩密度高，適用於要求薄型安裝空間的驅動或伺服領域。目前，盤式永磁電機電樞的生產製造工藝是制約盤式永磁電機更廣泛應用的一個 瓶頸，其主要表現在鐵心生產工藝和繞線工藝兩個方面。在鐵心生產工藝方面，與傳統的徑 向式磁場電機鐵心為矽鋼片疊裝結構所不同，盤式永磁電機的鐵心為矽鋼片卷繞結構，而 在卷繞結構的鐵心上進行開槽，其工藝相當複雜，成本較高。在繞線工藝方面，傳統的徑向 式磁場電機繞線下線工藝成熟，大多能實現機器自動化繞線和下線，而盤式永磁電機的下 線工藝複雜，繞組端部交叉堆積嚴重，無法使用機器自動下線，容易出現人為的工藝缺陷， 費時費力，生產成本高。
發明內容
本發明的目的是提供一種新型電機電樞結構的盤式永磁電機，提高生產效率，降 低生產成本。本發明的技術方案是提供一種盤式永磁電機，包括定子組件、轉子組件、軸系、殼 體，其特徵是氣隙主磁場的方向為電機軸向方向；定子組件為無槽結構或者無鐵心結構； 產生電勵磁的電樞繞組固定在定子上，所述的電樞繞組為印刷電路板結構PCB (Printed Circuit Board)；轉子磁極使用永磁材料製成；該盤式永磁電機中無電刷和換向器。本技術方案的一個顯著特徵是所述電樞繞組為印刷電路板(PCB)結構。PCB是一 種在絕緣基材上按預定設計製成印刷電路或印製線路的成品板，是目前電子設備中最為普 遍使用的基件，其生產工藝已經相當先進，且非常成熟。本技術方案就是將這種成熟的生產 工藝引申到電機繞組的生產領域，因PCB結構扁平，在結構上非常適合軸向磁路結構的盤 式永磁電機。使用PCB板上的電路代替盤式永磁電機的電樞繞組，能使盤式永磁電機的繞 組工藝大為簡化，能夠取得明顯的技術效果。另外，可根據需要將PCB板繞組設計為環形或 方形等結構形式，靈活多變。雖然印刷電路板(PCB)在電子領域內被廣泛使用，但是電機電 樞繞組採用印刷電路板PCB結構在本技術領域內並非顯示易見，具有較高的創造性。本技術方案中的電樞為無槽結構或者無鐵心結構。電機電樞鐵心就無需開槽， 即電機結構可以設計為無槽結構，在電樞鐵心上固定PCB板就製成電樞組件；或者省去電 樞鐵心，即電機結構可設計為無鐵心結構，直接由PCB板製成電樞組件。這種將繞組設計 為PCB板結構的做法，既簡化了鐵心生產製造工藝，又同時省去了繞線、下線、接線等工藝， 使原本複雜的盤式永磁電機電樞製造得到簡化，為使用機器進行自動化大批量生產帶來便 利。所述的盤式永磁電機由變頻器或PLC進行控制，較優地，電機與電機控制器在結構上集成為一體，並且較優地，位置傳感器集成在所述的印刷電路板上。大多數的盤式永磁 電機使用場合都要求使用控制器對電機進行控制，因盤式永磁電機結構扁平，軸向空間小， 往往能節省出一定的空間進行安裝控制器。將電機與電機控制器設計為一體結構，使電機 本體與控制器的殼體共用，能使其整體結構更加緊湊，節省出更多的空間。尤其是，將電機 位置傳感器集成到PCB板繞組上，不但能夠節省空間，還能夠節省成本，同時省去安裝位置 傳感器的工序。本技術方案適用於所有類型的盤式永磁電機，其電機結構至少包括單定子單轉子 結構、雙定子單轉子結構、單定子雙轉子結構、多定子多轉子結構等。本技術方案中的盤式 永磁電機多為小型電機，其額定轉矩一般不大於lOONm，適用於伺服和驅動領域，比如用作 開門機電機、紡織電機等。本技術方案的有益效果是安裝方便，節省工時，生產效率高；結構牢固，故障率 低，減少人為因素引起的產品缺陷；適合大批量生產，成本低。
附圖1是印刷電路板PCB繞組結構示意圖附圖2是電機電樞結構示意圖附圖3是盤式永磁電機及其控制器一體化結構的局部剖視圖附圖4是盤式永磁電機及其控制器的拆解視中的標號表示1、印刷電路板PCB繞組，2、定子鐵心，3、後端機殼，4、前端機殼， 5、永磁磁極，6、轉軸，7、軸承，8、控制器電路板，9、控制器蓋子。
具體實施例方式通過下面實施例的說明，將有助於理解本發明的技術實質和技術效果，但不能以 實施例來限制本發明。圖1至圖4是本技術方案中盤式永磁電機的一個實施例，該盤式永磁電機結構為 兩側定子中間轉子，定子繞組為電樞繞組，磁極為圓環形的永磁磁極並在電機轉子上；另 外，本實施例中的盤式永磁電機及其控制器在結構上集成為一體。見圖1，印刷電路板PCB的電路按照盤式永磁電機繞組的繞線和接線進行設計和 製成，形成印刷電路板PCB繞組1。見圖2和圖3，印刷電路板PCB繞組1與定子鐵心2 — 起構成電機定子，其中定子鐵心2為無槽鐵心，兩顆定子鐵心2分別固定於後端機殼3和前 端機殼4上面；兩組印刷電路板PCB繞組1貼附在定子鐵心2上，並通過螺釘分別固定於後 端機殼3和前端機殼4上。圓環形的永磁磁極5固定於轉軸6上，並與轉軸6 —起構成電 機的轉子，轉軸6通過前後兩顆軸承7支撐在後端機殼3和前端機殼4上。電機轉子被夾 在前後兩顆電機定子之間，形成雙定子雙氣隙的盤式永磁電機。見圖3和圖4，控制器電路 板8與一顆電機定子共用電機前端機殼4，通過螺釘將控制器電路板8和控制器蓋子9固定 於前端機殼4上，形成了盤式永磁電機及其控制器一體化的結構。以上所述之實施例只是本發明的幾種實施例，發明人例舉這些實施例，旨在說明 本技術方案的實施方式，並非以此限制本發明的實施範圍，比如，盤式永磁電機結構、印刷 電路板PCB結構、電機控制器結構等都可以與上文中例舉的實施例有所不同，故凡依本發明之形狀、構造及原理所作的等效變化，均應涵蓋於本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種盤式永磁電機，包括定子組件、轉子組件、軸系、殼體，其特徵是氣隙主磁場的方 向為電機軸向方向；定子組件為無槽結構或者無鐵心結構；產生電勵磁的電樞繞組固定在定子上，所述的電樞繞組為印刷電路板結構；轉子磁極使用永磁材料製成；所述的盤式永磁電機中無電刷和換向器。
2.根據權利要求1所述的盤式永磁電機，其特徵是所述的電機由變頻器或PLC進行控制。
3.根據權利要求3所述的盤式永磁電機，其特徵是位置傳感器集成在所述印刷電路板上。
4.根據權利要求3所述的盤式永磁電機，其特徵是所述的電機與電機控制器在結構上 集成為一體。
5.根據權利要求1所述的盤式永磁電機，其特徵是所述電機的結構至少包括單定子單 轉子結構、雙定子單轉子結構、單定子雙轉子結構、多定子多轉子結構。
全文摘要
針對目前盤式永磁電機電樞生產製造工藝的缺陷，提出一種新型的盤式永磁電機，其特徵是定子組件為無槽結構或者無鐵心結構；產生電勵磁的電樞繞組固定在定子上，所述的定子繞組為印刷電路板結構；轉子磁極使用永磁材料製成；該電機中無電刷和換向器。本技術方案，既簡化了鐵心生產和製造工藝，又同時省去了繞線、下線、接線等工藝，使原本複雜的盤式永磁電機電樞製造得到簡化，為使用機器進行自動化大批量生產帶來便利。其優點在於安裝方便，節省工時，生產效率高；結構牢固，故障率低，減少人為因素引起的產品缺陷；適合大批量生產，成本低。
文檔編號H02K29/06GK102130563SQ20111004843
公開日2011年7月20日 申請日期2011年3月1日 優先權日2011年3月1日
發明者劉行 申請人:劉行