一种采用12线圈的自承式绕组及其制作方法与流程

1.本发明涉及一种电机绕组及其制作方法，尤其是涉及一种采用12线圈的自承 式绕组及其制作方法。


背景技术：

2.无齿槽电机被广泛应用于医疗，航天航空，工业自动化等行业。由于定子无齿 槽,相对传统的有槽电机来说，其绕组的设计与应用变得尤为特别。经过检索，美 国专利us 4,543,507最早提出一种自承式(self supported)线圈，其外型像一个圆柱 形，便于与无齿槽的定子装配。日本专利jp2002-281705a详细介绍了这种自承式 线圈的绕制方法，通常分为，绕线，压平和卷圆几个工序。中国专利cn1960129a 采用了同心式绕组绕制方式制作了类似的空心杯线圈；其单个线圈的绕制方式与 jp2002-281705a不同，采用了同心式绕法，然后将6个线圈交错叠加，绕制出对 应的绕组。
3.上述各种绕组方案线圈的制作方式各自不同，一般都是针对3个线圈或者6 个线圈的空心杯绕组形成的现有专利，但是对于超过6个线圈(例如12个线圈) 的空心杯绕组，上述方法存在一定的缺陷，因为绕组的线圈数量的上升，绕组的抽 头的数量大幅增加，抽头位置通常在两个线圈之间，如果排布位置没有准确设置， 可能会与其他的线圈干涉。抽头数量的增加也为绕组的接线带来困难，因为需要分 辨线圈的进出线，增加了线圈连接的出错的风险，最后多线圈方案的端部引出线会 大幅增加。
4.进一步检索，中国专利cn106340987a提出：针对p2002-281705a这种自承 式绕组，线圈的导体需要更加靠近线圈中心线才能获得更大的反电势，继而可以提 升电机的性能。因此将原来3个线圈或者6个线圈的绕组，提升至12个线圈可以 大幅减少每个线圈的匝数，继而使得每个线圈的导体更加靠近各自的中心线，以获 得更大的反电势。因此提出采用12线圈的自承式绕组配合4极转子实现电机性能 的提升。
5.对于上述12线圈的自承式绕组，传统的绕线方式如图1所示，采用绕线机在 四边形(或者六边形)的绕线模具上面进行绕线，绕线模具的左侧通常连接单轴的 绕线设备。完成一个线圈c1(coil1)绕制后，引出对应抽头1-2(c1右边线)，然 后开始绕制第二个线圈c2。图2为绕制12个线圈的绕制完成，由于线圈数从原来 的3或者6，增加到了12，因此抽头的数量大幅增加，抽头的位置在前后线圈中间， 然而实际绕制的过程中，抽头的制作会对下一个线圈的绕制起到干涉的作用。


技术实现要素：

6.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种采用12线圈 的自承式绕组及其制作方法。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
8.根据本发明的一个方面，提供了一种采用12线圈的自承式绕组，该绕组的线 圈数量为12个，相邻所述的线圈之间的抽头位于先完成绕线的线圈侧，配合四极 转子使用。
9.作为优选的技术方案，所述的抽头包括后绕线线圈的起始线和前绕线线圈的尾 线，其中起始线和尾线采用长短线或者不同颜色的线。
10.作为优选的技术方案，所述的12个线圈的总长度为圆周一圈2pi，每个线圈 占pi/6，线圈跨距为pi/2；其中pi为π。
11.作为优选的技术方案，所述的12个线圈c1～c12沿着圆周均匀分布。
12.作为优选的技术方案，所述的12个线圈包括24根引出线和12个抽头节点， 将压平后的条状绕组卷圆后形成圆形绕组，并将抽头节点恢复成直线状态。
13.作为优选的技术方案，对于4极转子，定义三相绕组的连接方式：
14.对于a相绕组，线圈c1引线1-1为起始线，经过线圈c1的尾线1-2，连接至 线圈c4的尾线，经过线圈c4后，由线圈c4的起始线，连接至线圈c7的起始线， 经过线圈c7，由线圈c7的尾线，连接至线圈c10的尾线，经过线圈c10，由线 圈c10的起始线10-1引出，完成a相绕组；
15.对于b相绕组，线圈c5引线5-1为起始线，经过线圈c5的尾线5-2，连接至 线圈c2的尾线，经过线圈c2后，由线圈c2的起始线，连接至线圈c11的起始 线，经过线圈c11，由线圈c11的尾线，连接至线圈c8的尾线，经过线圈c8， 由线圈c8的起始线8-1引出，完成b相绕组；
16.对于c相绕组，线圈c3引线3-1为起始线，经过线圈c3的尾线3-2，连接至 线圈c6的尾线，经过线圈c6后，由线圈c6的起始线，连接至线圈c9的起始线， 经过线圈c9，由线圈c9的尾线，连接至线圈c12的尾线，经过线圈c12，由线 圈c12的起始线12-1引出，完成c相绕组。
17.作为优选的技术方案，所述的尾线和起始线通过焊接将两根线连接，焊接部分 形成焊点，将焊点以及引出线布置在绕组端部外圆侧。
18.作为优选的技术方案，绕制所述绕组的线为圆形自粘性漆包线，或者方形的自 粘性漆包线，或者采用自粘性制作的多股利兹线。
19.作为优选的技术方案，所述的绕组还包括pcb板，所述的12个线圈的起始线 布置在pcb板的外侧，所述的12个线圈的尾线布置在pcb内侧，并将24个焊点 均分在pcb的内外侧。
20.根据本发明的另一个方面，提供了一种用于所述采用12线圈的自承式绕组的 制作方法，首先，在完成一个线圈后，将抽头的位置放置在已经完成的线圈那一侧；
21.其次，完成绕线后，将抽头起始线和尾线通过长短线或者不同颜色区分；
22.最后，将压平后的条状绕组卷圆后形成圆形绕组，并将抽头节点恢复成直线的 状态。
23.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
24.1)采用12个线圈自承式线圈和4极的转子的组合，可以更加有效的提升绕组 产生反电势的能力，继而提升电机的性能；
25.2)通过控制绕线过程中，引出线抽头的位置，可以有效的控制绕线机的绕线 总长度，减小前后线圈与抽头的相互干涉问题；
26.3)通过对线圈的起始线和尾线不同颜色，或者不同长度的区别，可以有效保 证绕组接线过程接错的风险；
27.4)结合4极转子，设计12个线圈的总长为绕组圆周2pi，单个线圈为pi/6， 绕组的
跨距为pi/2，可以保证绕组对磁场的有效利用；
28.5)绕组初步卷圆后，将抽头的尾线恢复成直线状态，通过上述方法可以有效 控制绕组的端部尺寸；
29.6)线圈完成连接后，将焊点分布在绕组端部的圆周外侧，控制绕组的轴向尺 寸。
30.7)pcb的内外圈同时布置焊盘，减小焊接和排线的难度。
附图说明
31.图1为现有12个线圈的绕组绕线方式示意图；
32.图2为现有12个线圈的绕组绕线完成后的示意图；
33.图3为本发明12个线圈的绕组绕线方式示意图；
34.图4为本发明12个线圈的绕组绕线完成后的示意图；
35.图5为本发明12个线圈的绕组展开示意图；
36.图6为本发明12个线圈的绕组卷圆后的示意图；
37.图7为本发明12个线圈的绕组将抽头节点恢复成直线的示意图；
38.图8为本发明12个线圈的绕组的连接示意图；
39.图9为本发明12个线圈的绕组的三相连接方式示意图；
40.图10为四极转子的示意图；
41.图11为本发明12个线圈的绕组的pcb板示意图。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获 得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
43.本发明一种采用12线圈的自承式绕组，包括12个线圈c1～c12，相邻所述的 线圈之间的抽头位于先完成绕线的线圈侧，图3为改进的抽头方式，在完成一个线 圈后，将抽头的位置放置在已经完成的线圈那一侧，这样即使在绕制下一个线圈时 候，也不会干涉到下一个线圈的绕制，因此可以有效控制绕线的总长度。
44.完成绕线后，将抽头起始线和尾线，通过长短线(或者不同颜色)区分开，见 图4,便于后续的接线工序，如图4中c1与c2中间抽头有实线与虚线两根，其中 虚线表示c1的尾线，实线表示c2的起始线。后续的线圈都是如此。
45.图5为绕组展开图(针对4极转子)，图中绕组12个线圈总长度为圆周一圈 2pi，每个线圈占pi/6，线圈跨距为pi/2左右。
46.将压平后的条状绕组，卷圆后形成图6的圆形绕组，图中有24根引出线，12 个抽头节点，图7将抽头的节点恢复成直线的状态，这样有利于控制绕组的端部尺 寸和线圈的接线。图7中可以发现12个线圈c1～c12沿着圆周均匀分布，每个线 圈的起始线和尾线通过实线和虚线标识。
47.图8为绕组连接示意图，图9为绕组连接图，图中定义三相绕组的连接方法(针 对4极转子)，对于a相绕组，线圈c1引线1-1为起始线，经过线圈c1的尾线 1-2，连接至线圈c4的
尾线，经过线圈c4后，由线圈c4的起始线，连接至线圈 c7的起始线，经过线圈c7，由线圈c7的尾线，连接至线圈c10的尾线，经过线 圈c10，由线圈c10的起始线10-1引出，完成a相绕组；
48.对于b相绕组，线圈c5引线5-1为起始线，经过线圈c5的尾线5-2，连接至 线圈c2的尾线，经过线圈c2后，由线圈c2的起始线，连接至线圈c11的起始 线，经过线圈c11，由线圈c11的尾线，连接至线圈c8的尾线，经过线圈c8， 由线圈c8的起始线8-1引出，完成b相绕组；
49.对于c相绕组，线圈c3引线3-1为起始线，经过线圈c3的尾线3-2，连接至 线圈c6的尾线，经过线圈c6后，由线圈c6的起始线，连接至线圈c9的起始线， 经过线圈c9，由线圈c9的尾线，连接至线圈c12的尾线，经过线圈c12，由线 圈c12的起始线12-1引出，完成c相绕组。
50.两个绕组之间的连接线通过焊接固定，如c1的尾线与c4的起始线通过焊接 将两根线连接，焊接部分形成焊点，见图8中。将图中的焊点以及引出线布置在绕 组端部外圆侧，以控制绕组整体的轴向尺寸。
51.完成三相绕组的连接后,1-1为a相起始线，10-1为a相尾线，5-1为b相起 始线，8-1为b相尾线，3-1为c相起始线，12-1为c相尾线。三相绕组可以按照 需求接成y型或者三角形。
52.绕制绕组的线通常为圆形自粘性漆包线，或者是方形的自粘性漆包线，也可以 采用自粘性制作的多股利兹线。
53.图10为四极转子的示意图，四片永磁体均匀分布在转子上，磁石按照径向充 磁，形成ns交替的转子。
54.图11为绕组的pcb，绕组端部的另外一种处理方式，绕组中12个线圈的起 始线布置在pcb板的外侧，绕组的12个线圈的尾线布置在pcb内侧，这样可以 将24个焊点均分在pcb的内外侧，焊盘的连接方式参考图9，完成相绕组的连接 后，可以按照需求接y型或者三角形，方型焊盘为最终三相线的引出线的焊盘。
55.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效 的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明 的保护范围应以权利要求的保护范围为准。