(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 2054874 U(45)授权公告日 2016.08.17
(21)申请号 201620179014.9(22)申请日 2016.03.09
(73)专利权人 深圳航天科技创新研究院
地址 518057 广东省深圳市南山区科技园
南区深圳航天科技创新研究院大厦D804室(72)发明人 王孝伟
(74)专利代理机构 深圳市瑞方达知识产权事务
所(普通合伙) 44314
代理人 张约宗 张秋红(51)Int.Cl.
H02K 3/26(2006.01)
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
权利要求书1页 说明书3页 附图3页
CN 2054874 U(54)实用新型名称
一种采用PCB绕组的永磁电机(57)摘要
本实用新型公开了一种采用PCB绕组的永磁电机。所述电机的绕组采用PCB结构，在电机绕组电流较大的情况下，为了减小涡流损耗，本实用新型一方面将处于主磁场单个较宽绕组导体转换为多根较窄绕组导体的并联；另一方面至少在一个端部同样采取将单个较宽端部导体转换为多根较窄端部导体的并联，且两部分并联支路数相同，两部分的并联支路一一串联。本实用新型将会较大的抑制PCB绕组涡流损耗的产生，降低涡流产生的附加力矩，提高电机出力，对节能和提高电机的效率具有重要的意义。本实用新型中的PCB绕组可采用刚性PCB和柔性PCB，可用于轴向磁通电机、径向磁通电机、旋转电机或直线电机等。
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权 利 要 求 书
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1.一种PCB绕组的永磁电机，包括PCB组件(100)和磁钢组件(200)；其特征在于，所述PCB组件(100)包括印制于PCB上且处于主磁场中的绕组导体(11、12)，以及处于主磁场外且与所述绕组导体一一对应连接的端部(13、14)；
所述磁钢组件(200)包括N极磁钢(211)、S极磁钢(212)、以及导磁铁芯(213)；所述处于主磁场中的绕组导体(11、12)中的每匝线圈均由X条绕组导体并联组成，其中X为大于等于2的自然数。
2.根据权利要求1所述的PCB绕组的电机，其特征在于，所述处于主磁场外的端部(13、14)中，至少一个端部的每匝线圈均由X条导体并联组成，其中X为大于等于2的自然数；且所述绕组导体的X条绕组导体与对应的所述端部的X条端部导体一一串联。
3.根据权利要求2所述的PCB绕组的电机，其特征在于，所述处于主磁场外的端部(13、14)中，两个端部的每匝线圈均由X条导体并联组成，其中X为大于等于2的自然数；且所述绕组导体的X条绕组导体与对应的所述端部的X条端部导体一一串联。
4.根据权利要求2所述的PCB绕组的电机，其特征在于，所述处于主磁场中的绕组导体(11、12)中的每匝线圈的跨距为电机电周期的一半。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的PCB绕组的电机，其特征在于，所述电机中包含m相电机绕组，其中m为自然数。
6.根据权利要求5所述的PCB绕组的电机，其特征在于，每一相电机绕组中包含n匝，其中n为自然数。
7.根据权利要求6所述的PCB绕组的电机，其特征在于，其中采用多层PCB，层数为m×n。8.根据权利要求1-4中任一项所述的PCB绕组的电机，其特征在于，所述PCB是刚性PCB、或柔性PCB。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的PCB绕组的电机，其特征在于，所述PCB组件(100)和磁钢组件(200)的相对运行形式为旋转运动；当所述PCB组件(100)相对于固定电机的支撑物体静止时，PCB组件(100)为永磁电机的定子，磁钢组件(200)为永磁电机的转子；反之，
磁钢组件(200)为永磁电机的定子。则PCB组件(100)为永磁电机的转子，
10.根据权利要求1-4中任一项所述的PCB绕组的电机，其特征在于，所述PCB组件(100)和磁钢组件(200)的相对运行形式为直线运动；当所述PCB组件(100)相对于固定电机的支撑物体静止，PCB组件(100)为永磁电机的定子，磁钢组件(200)为永磁电机的动子；反之，则PCB组件(100)为永磁电机的动子，磁钢组件(200)为永磁电机的定子。
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说 明 书
一种采用PCB绕组的永磁电机
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技术领域
[0001]本实用新型涉及电机领域，尤其涉及一种采用PCB绕组的永磁电机。
背景技术
[0002]现有的普通永磁电机，其绕组多放在铁芯槽中，并沿电机铁芯的齿绕制。但对于空心杯永磁同步电机、无铁芯永磁直线电机和无槽永磁盘式电机等几类电机，电机绕组的绕制就显得比较困难，工艺复杂。实用新型内容
[0003]本实用新型要解决的技术问题在于，针对空心杯永磁同步电机、无铁芯永磁直线电机和无槽永磁盘式电机等电机绕组工艺的缺陷，提供一种简便的、采用PCB绕组的永磁电机。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种PCB绕组的永磁电机，包括PCB组件和磁钢组件；其中，所述PCB组件包括印制于PCB上且处于主磁场中的绕组导体，以及处于主磁场外且与所述绕组导体一一对应连接的端部；所述磁钢组件包括N极磁钢、S极磁钢、以及导磁铁芯；所述处于主磁场中的绕组导体中的每匝线圈均由X条绕组导体并联组成，其中X为大于等于2的自然数。
[0005]本实用新型的优选方案中，所述处于主磁场外的端部中，至少一个端部的每匝线圈均由X条导体并联组成，其中X为大于等于2的自然数；且所述绕组导体的X条绕组导体与对应的所述端部的X条端部导体一一串联。还可以是两个端部的每匝线圈均由X条导体并联组成。
[0006]本实用新型的优选方案中，所述处于主磁场中的绕组导体中的每匝线圈的跨距为电机电周期的一半。[0007]本实用新型中，其中m为自然数。所述电机中可包含m相电机绕组，[0008]本实用新型中，其中n为自然数。每一相电机绕组中可包含n匝，[0009]本实用新型中，针对m相电机绕组、n匝的情形，可采用多层PCB，层数为m×n。[0010]本实用新型中，所述PCB可以是刚性PCB、或柔性PCB。[0011]本实用新型中，所述PCB组件和磁钢组件的相对运行形式可为旋转运动；当所述PCB组件相对于固定电机的支撑物体静止时，PCB组件为永磁电机的定子，磁钢组件为永磁电机的转子；反之，则PCB组件为永磁电机的转子，磁钢组件为永磁电机的定子。[0012]本实用新型中，所述PCB组件和磁钢组件的相对运行形式还可为直线运动；当所述PCB组件相对于固定电机的支撑物体静止，PCB组件为永磁电机的定子，磁钢组件为永磁电机的动子；反之，则PCB组件为永磁电机的动子，磁钢组件为永磁电机的定子。[0013]实施本实用新型的方案，可以极大的简化空心杯永磁同步电机、无铁芯永磁直线电机和无槽永磁盘式电机等几类电机的绕组工艺。另外，通过将处于主磁场单个较宽绕组导体转换为多根较窄绕组导体的并联，以及在绕组导体的一个端部或两个端部，同样采取
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说 明 书
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将单个较宽端部导体转换为多根较窄端部导体的并联，并将两部分的并联支路一一串联，将会较大的抑制PCB绕组涡流损耗，对节能和提高电机的效率具有重要的意义。本实用新型中的PCB绕组可采用刚性PCB和柔性PCB，可用于轴向磁通电机、径向磁通电机、旋转电机或直线电机等。
附图说明
[0014]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
[0015]图1是本实用新型一个优选实施例中三相永磁电机的PCB组件和磁钢组件的局部结构示意图；
[0016]图2至图5是以单相绕组为例展示的几种PCB绕组连接方式。
具体实施方式
[0017]本实用新型的一个实施例如图1所示，其中只展示了PCB组件100和磁钢组件200的局部结构。图1中：
[0018]111是电机PCB绕组U相绕组导体U1，[0019]112是电机PCB绕组V相绕组导体V1，[0020]113是电机PCB绕组W相绕组导体W1，[0021]121是电机PCB绕组U相绕组导体U2，[0022]122是电机PCB绕组V相绕组导体V2，[0023]123是电机PCB绕组W相绕组导体W2，[0024]131是电机PCB绕组U相端部A1，[0025]132是电机PCB绕组V相端部A1，[0026]133是电机PCB绕组W相端部A1，[0027]134是电机PCB绕组U相端部A2，[0028]135是电机PCB绕组V相端部A2，[0029]136是电机PCB绕组W相端部A2，[0030]141是电机PCB绕组U相端部B，[0031]142是电机PCB绕组V相端部B，[0032]143是电机PCB绕组W相端部B，[0033]211是电机磁钢N极，[0034]212是电机磁钢S极，
[0035]213是电机磁钢的导磁铁芯，[0036]151是PCB绕组的过孔。[0037]在图1中，电机运行时PCB组件100和磁钢组件200的相对运行形式可以是旋转运动。此时，如果PCB组件100相对于固定电机的支撑物体为静止，则PCB组件100为永磁电机的定子，磁钢组件200为永磁电机的转子；反之，则PCB组件100为永磁电机的转子，磁钢组件200为永磁电机的定子。[0038]在图1中，电机运行时PCB组件100和磁钢组件200的相对运行形式还可以是直线运动，例如是直线电机。此时，如果PCB组件100相对于固定电机的支撑物体为静止，则PCB组件
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100为永磁电机的定子，磁钢组件200为永磁电机的动子；反之，则PCB组件100为永磁电机的动子，磁钢组件200为永磁电机的定子。[0039]从图1中可以看出，针对PCB组件100，在绕组电流较大的情况下，为抑制较宽绕组导体带来的涡流损耗，可以将处于主磁场中较宽的绕组导体11、12，替换为两条并联的较窄绕组导体。具体实施时，还可以是X条较窄绕组导体，X为自然数，视实际需求而定，图1中则是X＝2。
[0040]为进一步抑制涡流损耗，并不直接将这X条较窄绕组导体11、12在两个端部13、14同时并联短接到一起，而是在一个端部、或者两个端部，同样将较宽的端部导体替换为X条并联的较窄端部导体，同时将处于主磁场中X条较窄绕组导体与端部的X条较窄端部导体一一串联。从图1中可以看出，本实施例中，端部13由两条并联支路组成。[0041]同时，当端部换为X条较窄端部导体时，那么经该端部连通的两个绕组导体的跨距应该为电机电周期的一半。图1中，由端部134连通的绕组导体111和绕组导体121的跨距为电机电周期的一半。
[0042]图2至图5是以单相绕组为例展示的几种PCB绕组连接方式。在图2至图5中，仅仅示意了电机的单相绕组的连接方式，当在图中所示的一对磁钢范围内(即一个电周期)均布m相绕组(m为自然数)时，就可以组成m相基于PCB绕组的永磁电机。其绕组匝数n可以为任意匝，视实际需要而定。
[0043]在电机相数为m，绕组匝数为n时，此时需要多层PCB并配合适当的连接方式，PCB的层数至少为m×n。其中的PCB可以是刚性PCB、或柔性PCB。
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