轴向磁通电机和定子制造技术

本申请提供了一种用于轴向磁通电机的定子，包括：印刷电路板，所述印刷电路板包括基板和设置在所述基板的表面上的线圈，其中所述线圈由所述基板的表面上的导电迹线形成；和铁芯，其中所述铁芯被嵌置在所述印刷电路板内。本发明专利技术还提供了一种包括上述定子的轴向磁通电机。本申请的轴向磁通电机和定子具有更紧凑的结构、更高的可靠性且简化的制造工艺。更高的可靠性且简化的制造工艺。更高的可靠性且简化的制造工艺。

Axial flux motor and stator

【技术实现步骤摘要】
轴向磁通电机和定子


[0001]本专利技术涉及轴向磁通电机领域，尤其涉及一种包括PCB绕组的定子和包括该定子的轴向磁通电机。

技术介绍

[0002]为了克服常规的线圈型绕组普遍存在的结构复杂、精度低、体积大和生产不便等缺点，现已在很多领域中采用了现代PCB(Printed Circuit Board)工艺制造的印刷电路板(PCB)绕组。尤其是在电力驱动领域，出现了许多带有PCB绕组的轴向磁通电机。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，因此这类电机可以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。
[0003]目前具有PCB绕组的轴向磁通电机主要采用无芯定子结构，即定子中仅具有PCB绕组而没有铁芯。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限制了电机的应用范围。为此，已提出一种包括带有铁芯和PCB绕组的定子的轴向磁通电机，其中，铁芯作为单独的附加层叠置在PCB绕组上或附接在PCB绕组上而构成定子。这种轴向磁通电机虽然能实现高扭矩密度，但缺点是定子的铁芯显著增加了电机的轴向长度，不利于电机的微型化。另外，在制造过程中，定子的铁芯与PCB绕组的组装需要单独的工艺步骤，且安装精度和牢固程度受到限制。
[0004]因此，需要一种改进的具有PCB绕组的定子及包括该定子的轴向磁通电机，以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有更紧凑的结构、更高的可靠性且制造工艺简化的具有PCB绕组的定子和包括该定子的轴向磁通电机。
[0006]为此，根据本申请的一方面，提供了一种用于轴向磁通电机的定子，包括：印刷电路板，所述印刷电路板包括基板和设置在所述基板的表面上的线圈，其中所述线圈由所述基板的表面上的导电迹线形成；和铁芯，其中所述铁芯被嵌置在所述印刷电路板内。
[0007]根据一示例性实施例，所述铁芯被设置成不超出所述印刷电路板的设置有所述线圈的表面。
[0008]根据一示例性实施例，所述铁芯与所述线圈至少部分地重叠。
[0009]根据一示例性实施例，所述基板为多层结构，所述铁芯被嵌置在所述基板的至少一层内。
[0010]根据一示例性实施例，所述线圈被设置在所述基板的两个表面上。
[0011]根据一示例性实施例，所述印刷电路板包括多个线圈，且所述定子包括多个铁芯，所述多个线圈和所述多个铁芯以对应的方式沿所述印刷电路板的周向方向均匀地分布。
[0012]根据一示例性实施例，所述印刷电路板包括层叠的多个基板。
[0013]根据一示例性实施例，所述多个基板中的至少两个基板的表面上设有所述线圈，
且所述铁芯被嵌置在所述多个基板的至少两个基板内。
[0014]根据本申请的另一方面，提供了一种轴向磁通电机，其中，所述轴向磁通电机包括：上述的定子；转子；和轴，其中，所述定子和所述转子围绕所述轴相对设置。
[0015]根据一示例性实施例，所述轴向磁通电机包括多个转子和多个定子，其中，所述多个转子和所述多个定子围绕所述轴交替地布置。
[0016]根据本专利技术，可以在提高扭矩密度的同时不增加电机的轴向长度，从而使电机更加高效和紧凑，且可以利用成熟的PCB嵌置技术来保证安装的精度和牢固程度，更利于大批量生产、降低成本。
附图说明
[0017]下面将参考附图对本申请的示例性实施例进行详细说明，应当理解，下面描述的实施例仅用于解释本申请，而不是对本申请的范围的限制，在附图中：
[0018]图1示出根据本专利技术的一示例性实施例的轴向磁通电机的分解透视图；
[0019]图2示出图1所示的定子的透视图；和
[0020]图3示出图1所示的轴向磁通电机在组装状态下的剖视图。
具体实施方式
[0021]下面结合示例详细描述本申请的优选实施例。但是，本领域技术人员应当理解，这些示例性实施例并不意味着对本申请形成任何限制。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互组合。在附图中，为简要起见，省略了其它的部件，但这并不表明本申请的轴向磁通电机和定子不可包括其它的部件。应当理解，附图中部件的尺寸、比例关系以及数目均不作为对本申请的限制。
[0022]如图1所述，电机100包括定子110、转子120和轴150，定子110和转子120围绕轴150相对设置。当定子110通电而使转子120带动轴150旋转时，轴150向外输出动力。另外，电机100还包括用于包围定子110和转子120的壳体130、140。
[0023]根据一示例性实施例，转子120包括盘形的转子本体121和在转子本体121的面向定子110的一侧承载于转子本体121上的至少一个永磁体122。转子本体121在其中心处开设有供轴150穿过的转子孔。永磁体122的形状为扁平的平面状，例如为部分扇形。在一示例中，多个永磁体122绕转子孔成角度地均匀分布在转子本体121上。
[0024]永磁体122的形状、大小、数量和排列可以与定子110(将在下文中予以详细解释)上的线圈设计相互关联地设计，以优化电机100的电磁特性。
[0025]根据一示例性实施例，如图1至3所示，定子110为盘形的印刷电路板(PCB)形式，其包括印刷电路板111。印刷电路板111包括基板112和设置在基板112的表面上的线圈113。基板112可以是例如电木板、玻璃纤维板或塑胶板的绝缘板。线圈113由基板112的表面上的导电迹线形成。例如，对基板112上的金属涂层进行蚀刻之后可以形成各种导电迹线，其中一些可以形成平面线圈的形式。例如，线圈113分别由沿二维螺旋线延伸的导电迹线形成。因此，这种线圈在通电时产生磁场，从而形成电机的定子绕组。这种绕组也被称为PCB定子绕组。在印刷电路板111的中心处开设有供轴150穿过的定子孔。
[0026]定子110还包括铁芯114，铁芯114被嵌置在印刷电路板111内，如图3所示。通过安
装铁芯114，可以增加气隙磁通密度，从而提高电机的扭矩密度。另外，因为铁芯114被嵌置在印刷电路板111内，所以不会增加定子110的轴向长度，从而可以提高电机的紧凑性。而且，铁芯114不会移动或脱落，可以确保电机的稳定运行，从而提高可靠性。
[0027]如图3所示，铁芯114被设置成不超出印刷电路板111的设置有线圈113的外表面，即印刷电路板111的最外层基板112的外表面。这样可以使铁芯114完全嵌置在印刷电路板111内，而完全没有增加定子110的轴向长度。
[0028]继续参考图3，铁芯114与线圈113例如以一一对应的方式重叠，以增加磁通密度。应指出的是，铁芯114可以与线圈113部分重叠或完全重叠，且一个铁芯114可以与一个或多个线圈113重叠，反之亦然。铁芯114与线圈113的布置可以根据电磁特性的设计进行调整。例如，印刷电路板111可包括多个线圈113，其中，每个线圈113分别与一个铁芯11本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于轴向磁通电机的定子(110)，包括：印刷电路板(111)，所述印刷电路板(111)包括基板(112)和设置在所述基板(112)的表面上的线圈(113)，其中所述线圈(113)由所述基板(112)的表面上的导电迹线形成；和铁芯(114)，其特征在于，所述铁芯(114)被嵌置在所述印刷电路板(111)内。2.根据权利要求1所述的定子(110)，其特征在于，所述铁芯(114)被设置成不超出所述印刷电路板(111)的设置有所述线圈(113)的表面。3.根据权利要求2所述的定子(110)，其特征在于，所述铁芯(114)与所述线圈(113)至少部分地重叠。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的定子(110)，其特征在于，所述基板(112)为多层结构，所述铁芯(114)被嵌置在所述基板(112)的至少一层内。5.根据权利要求1至3中的任一项所述的定子(110)，其特征在于，所述线圈(113)被设置在所述基板(112)的两个表面上。6.根据权利要求1至3中的任一项所述的定子(110)，其特征在于，所述印刷电路板(111)包括多个线圈(...

【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：