轴向磁通式PCB绕组永磁同步电机及其定子制造技术

本发明专利技术涉及一种轴向磁通式永磁同步电机(100,100

【技术实现步骤摘要】
轴向磁通式PCB绕组永磁同步电机及其定子


[0001]本专利技术涉及一种轴向磁通式永磁同步电机，尤其涉及一种轴向磁通式PCB绕组永磁同步电机。本专利技术还涉及一种用于电机的定子。

技术介绍

[0002]传统的用于印制绕组电机(printed circuit windings motor)的印制电枢绕组尽管已经相对于常规的线圈型绕组能实现复杂的绕组结构和精确的线圈定位，但是由于其具有较大的体积(尤其是厚度)且不易于与电力电子设备和控制器集成而仍在应用上受限。
[0003]为了克服这些技术缺陷，采用现代PCB(Printed Circuit Board)工艺所制造的印刷电路板(PCB)绕组被提出，其中，带有PCB绕组的轴向磁通电机是一种适用于多种应用场合的有前途的解决方案。这种电机由于PCB绕组的厚度非常小而可以实现非常小的长度/直径之比，因而可以有利地适用于对于安装空间具有高要求的各种应用场合，比如硬盘驱动器、无人机和家用电器产品等。
[0004]根据现有技术，目前的PCB绕组轴向磁通电机主要采用无芯定子结构，也即定子中仅具有PCB绕组而没有任何铁芯。这种无芯结构虽然有利于减轻重量并能消除齿槽效应，但是难以实现高扭矩密度并进而限制了电机的应用范围。
[0005]为此，一种带有定子铁芯的PCB绕组轴向磁通电机200被提出，如图5所示。电机200包括定子和转子220，其中，转子220由转子铁芯221和永磁体222组成，定子与电机轴230之间设有轴承260并包括PCB绕组211和作为一个单独的附加层与PCB绕组211在轴向上叠置的定子铁芯217。这种技术方案的缺陷在于：定子铁芯217显著增加了电机的轴向长度，从而不利于电机的微型化。
[0006]因此，期待提供一种体积紧凑且具有高扭矩密度的轴向磁通电机。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的通过提供一种轴向磁通式永磁体同步电机来实现，在该电机中，在具有PCB绕组结构的同一PCB板上施加平面铁芯。具体地，永磁体同步电机包括定子和在轴向上与定子相对设置的转子，其中，所述定子包括单一个盘形的且构造成印刷电路板的定子绕组，其中，所述定子绕组包括由所述印刷电路板中的线路形成的至少一组线圈，定子还包括附接至定子绕组的至少一个定子铁芯，所述定子铁芯定位成——沿轴向方向观察的话——被线圈至少部分地包围。
[0008]在此需要说明的是，在本文中，表述“沿轴向方向观察的话被至少部分地包围”应当被理解成同时具有以下两方面的含义。在第一方面，如果沿着一个垂直于轴向的平面投影的话，定子铁芯的投影图案被线圈的投影图案至少部分地环抱。在第二方面，该表述对于定子铁芯和线圈的轴向延伸是否重叠没有限定意义，也即，两者在轴向上可以相对于彼此至少部分地重叠，也可以相对于彼此完全错开。
[0009]根据一可选的实施例，定子铁芯被构造成扁平的平面体。
[0010]根据一可选的实施例，所述平面体被预先制造好并然后被组装至制造完成或尚未完成的定子绕组；和/或
[0011]根据一可选的实施例，所述平面体在定子绕组的制造过程中直接形成在定子绕组中和/或上。
[0012]根据一可选的实施例，所述平面体采用插装或贴装的方式被组装至定子绕组。
[0013]根据一可选的实施例，定子绕组上开设有被线圈至少部分地包围的至少一个孔，每个孔分别接收相应的一个定子铁芯。
[0014]根据一可选的实施例，孔构造成贯通定子绕组的通孔或者构造成半通孔。
[0015]根据一可选的实施例，多个定子铁芯在定子绕组中和/或上具有间隔地分布。
[0016]根据一可选的实施例，定子绕组包括一个或多于一个布线层，其中，定子绕组在同一布线层内包括多组线圈，每组线圈分别配属有相应的一个或多于一个定子铁芯。
[0017]根据一可选的实施例，永磁同步电机包括一个或多于一个转子和/或一个或多于一个定子，其中，转子和定子在轴向上彼此一一交替布置。
[0018]根据一可选的实施例，所述定子绕组由一个单面或双面布线的单层式印刷电路板构成或者由一个多层式印刷电路板构成，该多层式印刷电路板由多个单面或双面布线的印刷线路基板通过层压制成。
[0019]根据一可选的实施例，所述永磁同步电机还包括附加的定子铁芯层，所述附加的定子铁芯层与定子绕组在轴向上叠置。
[0020]本专利技术的目的还通过一种用于电机、尤其是轴向磁通式永磁同步电机的定子来实现，该定子包括单一个盘形的且构造成印刷电路板的定子绕组，其中，定子绕组包括由所述印刷电路板中的线路形成的至少一组线圈，定子还包括附接至定子绕组的至少一个定子铁芯，所述定子铁芯定位成——沿与印刷电路板的板平面垂直的方向观察的话——被线圈至少部分地包围。
[0021]通过本专利技术，实现了：
[0022]-有效提高扭矩密度而不会明显增加电机的轴向长度，从而使电机更加高效和紧凑；
[0023]-通过省去诸如绕组插入、导线与导线头焊接等传统的工艺步骤而简化了定子的制造过程；
[0024]-利用成熟的PCB和PCBA技术灵活地实现了复杂的绕组结构和精确的线圈定位；
[0025]-可以借助于PCB绕组更精确地计算和控制定子的参数，从而促进电机设计的优化；
[0026]-借助于较小的PCB绕组厚度来缩短电机的轴向长度，从而使电机适用于对于安装空间具有严格要求的场景；
[0027]-成熟的PCB和PCBA技术尤其对于批量生产提供更多的成本节约机会；以及
[0028]-易于与电力电子设备和控制器集成。
[0029]从说明书、附图和权利要求书中，本专利技术主题的其他优点和有利实施例是显而易见的。
附图说明
[0030]本专利技术的更多特征及优点可以通过下述参考附图的具体实施例的详细说明来进一步阐述。所述附图为：
[0031]图1示出根据本专利技术的一示例性实施例的轴向磁通式永磁同步电机100的分解图；
[0032]图2示出根据本专利技术的另一示例性实施例的轴向磁通式永磁同步电机100
’
在组装状态下的剖切图；
[0033]图3示出根据本专利技术的一示例性实施例的用于电机100和100
’
的定子110的立体图；
[0034]图4示出图3所示的定子110的平面图；以及
[0035]图5示出根据现有技术的轴向磁通电机200的局部分解图。
具体实施方式
[0036]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，而不是用于限定本专利技术的保护范围。在附图中，相同或类似的附图标记指代相同或等价的部件。
[0037]图1示出根据本专利技术的一示例性实施例的轴向磁通式永磁同步电机100的分解图。如图1所述，电机100包括定子110、在轴向上与定子110相对设置的转子120、与转子120旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴向磁通式永磁同步电机(100,100
’
)，其包括定子(110)和在轴向上与定子(110)相对设置的转子(120)，其中，所述定子(110)包括单一个盘形的且构造成印刷电路板(112)的定子绕组(111)，其中，所述定子绕组(111)包括由所述印刷电路板(112)中的线路形成的至少一组线圈(115)，定子(110)还包括附接至定子绕组(111)的至少一个定子铁芯(113)，所述定子铁芯(113)定位成——沿轴向方向观察的话——被线圈(115)至少部分地包围。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机(100,100
’
)，其特征在于，定子铁芯(113)被构造成扁平的平面体。3.根据权利要求2所述的永磁同步电机(100,100
’
)，其特征在于，所述平面体被预先制造好并然后被组装至制造完成或尚未完成的定子绕组(111)；和/或所述平面体在定子绕组(111)的制造过程中直接形成在定子绕组(111)中和/或上。4.根据权利要求3所述的永磁同步电机(100,100
’
)，其特征在于，所述平面体采用插装或贴装的方式被组装至定子绕组(111)。5.根据权利要求4所述的永磁同步电机(100,100
’
)，其特征在于，定子绕组(111)上开设有被线圈(115)至少部分地包围的至少一个孔(114)，每个孔(114)分别接收相应的一个定子铁芯(113)，其中，所述孔(114)构造成贯通定子绕组(111)的通孔或者构造成半通孔。6.根据前述权利要求中任一项所述的永磁同步电机(100,100
’
)，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳绪丹，刘新华，何茂军，李青，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：