一种柔性PCB六边形带槽绕组制造技术

一种柔性PCB六边形带槽绕组，包括柔性PCB绕组和槽，柔性PCB绕组采用双层柔性PCB作为基板，柔性PCB绕组采用铜箔作为导电体；基板两面使用过孔进行电气连接；铜箔印制在柔性PCB上；柔性PCB绕组布线方式采用六边形叠绕分布方式，六边形绕组的六边依次记为I段、II段、III段、IV段、V段及VI段，II段与V段等长，III段与IV段等长；槽的横截面为矩形，槽以各个铜箔的垂直中心线呈对称分布；槽内部的介质为空气；槽位于柔性PCB绕组的各个铜箔上，在铜箔上通过切割减材方式形成槽；柔性PCB绕组应用于径向磁通无槽永磁电机，柔性PCB绕组采用A、B、C三相星接供电方式；柔性PCB六边形带槽绕组的绕组涡流损耗为未开槽时的(1

【技术实现步骤摘要】
一种柔性PCB六边形带槽绕组


[0001]本专利技术属于电机绕组
，特别是涉及一种柔性PCB六边形带槽绕组。

技术介绍

[0002]将柔性PCB技术应用于电机绕组的生产，可用于开发高性能的径向磁通无槽永磁电机，在一些特殊场合应用中，经典的绕线式绕组已经被柔性PCB绕组所取代。由于通电导体印制在柔性PCB板上，因此不需要像绕线式绕组那样进行编织下线，故印制的柔性PCB绕组可以根据需要随意成型，使传统有线技术难以实现的绕组拓扑问题得以解决。此外，柔性PCB绕组在印制时具有可变的导体轨道宽度和更好的铜填充系数，从而可优化径向磁通无槽永磁电机性能。
[0003]柔性PCB绕组因其具有工艺精密的特点，常被应用于高速小型电机，而对于高速电机来说，涡流损耗是不可忽略的一个问题，它对电机的性能会有所影响。虽然使用柔性PCB绕组可以提高电机的性能，但柔性PCB绕组也有一定的不足之处，例如与传统的绕线式绕组相比，对于相同截面积的绕组，柔性PCB绕组具有更大的宽厚比，使得更大面积的绕组暴露在径向时变的磁场中，因此更容易产生涡流损失。
[0004]目前，为了解决涡流损失问题，传统的解决方案为减小绕组铜箔宽度，增加绕组匝数的同时将绕组串联或并联，然而，选择串联时将会导致产生非常高的感应电压，而选择并联时则可能会在导体中引起环流。因此，传统的削弱柔性PCB绕组涡流效应的解决方案都较为复杂。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种柔性PCB六边形带槽绕组，通过给柔性PCB绕组各铜箔添加槽来解决涡流问题，相当于在不影响电机供电电压的情况下对柔性PCB绕组进行改进，添加槽之后使得暴露在径向磁场下的绕组面积减小，同时并不改变绕组的匝数，既减小了产生涡流效应的绕组面积，又不会影响绕组反电动势，与传统的解决方法相比，省去了反电动势的调整过程，操作更加方便，同时使绕组涡流效应也得以削弱。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种柔性PCB六边形带槽绕组，包括柔性PCB绕组和槽，所述柔性PCB绕组采用双层柔性PCB作为基板，柔性PCB绕组采用铜箔作为导电体；所述基板的两面使用过孔进行电气连接；所述铜箔印制在柔性PCB上；所述柔性PCB绕组的绕组布线方式采用六边形叠绕分布方式，且六边形绕组的六边依次记为I段、II段、III段、IV段、V段及VI段，且II段与V段等长，III段与IV段等长；所述槽的横截面为矩形，槽以各个铜箔的垂直中心线呈对称分布；所述槽内部的介质为空气；所述槽位于柔性PCB绕组的各个铜箔上，在铜箔上通过切割减材方式形成槽。
[0007]所述柔性PCB绕组应用于径向磁通无槽永磁电机，柔性PCB绕组采用A、B、C三相星接供电方式。
[0008]所述槽的尺寸针对不同的柔性PCB绕组取值不同；所述槽的长度等于六边形绕组
的II段的长度；所述槽的宽度等于六边形绕组的II段与III段的长度差值；所述槽的深度等于铜箔的厚度；当六边形绕组的布线倾斜角记为β时，所述槽的宽度记为y，并满足公式y＝b(1
‑
sinβ)，且0
°
＜β＜90
°
，其中，b为六边形绕组的II段的宽度。
[0009]当六边形绕组的II段的宽度在选择时，满足公式b＝I/(t
×
J)，式中，b为六边形绕组的II段的宽度，I为所需电机的绕组电流，J为所需电机的绕组电密，t为铜箔的厚度；当六边形绕组的III段的宽度在选择时，满足公式c＝b
×
sinβ，式中，c为六边形绕组的III段的宽度，b为六边形绕组的II段的宽度，β为六边形绕组的布线倾斜角。
[0010]所述六边形绕组的布线倾斜角在选择时，优先选择β＝45
°
。
[0011]所述的柔性PCB六边形带槽绕组的绕组涡流损耗为未开槽时的(1
‑
sinβ)2倍，其中β为六边形绕组的布线倾斜角。
[0012]本专利技术的有益效果：
[0013]当本专利技术的柔性PCB六边形带槽绕组应用于径向磁通无槽永磁电机时，与传统的采用绕线式绕组的径向磁通无槽永磁电机一样，同样可以消除由于定子有槽而导致的齿槽转矩，但与之不同的是，本专利技术的柔性PCB六边形带槽绕组在制造及性能优化上有着更大的优势。对于传统的绕线式绕组来说，其在制造时需要复杂的机器加工，绕组成型困难，需要使用聚酯材料将其固定在定子轭上，绕组布线形式种类少且相对固定，对微特电机下线较为困难。反观本申请，柔性PCB六边形带槽绕组则是通过在柔性基板上采用蚀刻技术以及光成像图形的办法进行绕组的印制，并且根据不同的需要，可以将绕组制成任意需要的形状，有利于后期绕组的优化，将印制后的柔性PCB六边形带槽绕组进行卷曲并定位粘在电机定子轭上即可使用，对于微特电机也可以轻松实现布线安装。
[0014]传统的柔性PCB绕组之所以产生涡流效应，是由于暴露在径向时变磁场下的绕组面积过大而造成的，传统的削弱这种涡流效应的方法是通过减小绕组铜箔的宽度，使得暴露在径向时变磁场下的绕组面积减小，但是为了保证铜填充系数，又需要将绕组铜箔数增加，这无疑会对电机的反电动势产生影响。反观本专利技术，通过给柔性PCB绕组各铜箔添加槽来解决涡流问题，相当于在不影响电机供电电压的情况下对柔性PCB绕组进行改进，添加槽之后使得暴露在径向磁场下的绕组面积减小，同时并不改变绕组的匝数，既减小了产生涡流效应的绕组面积，又不会影响绕组反电动势，与传统的解决方法相比，省去了反电动势的调整过程，操作更加方便，同时使绕组涡流效应也得以削弱。
附图说明
[0015]图1为以两极径向磁通无槽永磁电机为例的双层柔性PCB绕组的平面示意图；
[0016]图2为以两极径向磁通无槽永磁电机为例的双层柔性PCB绕组的顶层平面示意图；
[0017]图3为以两极径向磁通无槽永磁电机为例的双层柔性PCB绕组的底层平面示意图；
[0018]图4为未开槽时双层柔性PCB六边形绕组的简化示意图；
[0019]图5为未开槽时双层柔性PCB六边形绕组的简化局部放大示意图；
[0020]图6为柔性PCB六边形绕组的结构示意图；
[0021]图7为开槽时双层柔性PCB六边形绕组的简化示意图；
[0022]图8为开槽时双层柔性PCB六边形绕组的简化局部放大示意图；
[0023]图中，1—柔性PCB绕组，2—槽，11—铜箔，12—过孔，13—基板，x—槽的长度，y—
槽的宽度，β—六边形绕组的布线倾斜角，b—六边形绕组的II段的宽度，c—六边形绕组的III段的宽度。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0025]一种柔性PCB六边形带槽绕组，包括柔性PCB绕组1和槽2，所述柔性PCB绕组1采用双层柔性PCB作为基板13，柔性PCB绕组1采用铜箔11作为导电体；所述基板13的两面使用过孔12进行电气连接；所述铜箔1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性PCB六边形带槽绕组，其特征在于：包括柔性PCB绕组和槽，所述柔性PCB绕组采用双层柔性PCB作为基板，柔性PCB绕组采用铜箔作为导电体；所述基板的两面使用过孔进行电气连接；所述铜箔印制在柔性PCB上；所述柔性PCB绕组的绕组布线方式采用六边形叠绕分布方式，且六边形绕组的六边依次记为I段、II段、III段、IV段、V段及VI段，且II段与V段等长，III段与IV段等长；所述槽的横截面为矩形，槽以各个铜箔的垂直中心线呈对称分布；所述槽内部的介质为空气；所述槽位于柔性PCB绕组的各个铜箔上，在铜箔上通过切割减材方式形成槽。2.根据权利要求1所述的一种柔性PCB六边形带槽绕组，其特征在于：所述柔性PCB绕组应用于径向磁通无槽永磁电机，柔性PCB绕组采用A、B、C三相星接供电方式。3.根据权利要求1所述的一种柔性PCB六边形带槽绕组，其特征在于：所述槽的尺寸针对不同的柔性PCB绕组取值不同；所述槽的长度等于六边形绕组的II段的长度；所述槽的宽度等于六边形绕组的II段与III段的长度差值；所述槽的深度等于铜箔的厚度；当六边形绕组的布线倾斜角记为β时，所述槽的宽度记为y，...

【专利技术属性】
技术研发人员：董婷，吕佳徽，张博，富仁杰，刘剑宇，高子晏，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：