一种紧凑型永磁无刷电机分块式铁心绕线方法

摘要

一种紧凑型永磁无刷电机分块式铁心绕线方法，属于电机领域，本发明为了兼顾电机的小重量、小体积和可靠性，解决当电机尺寸特小时，其齿部强度过小，会存在绕线困难的问题。本发明所述紧凑型永磁无刷电机包括中空多极永磁转子和埋入霍尔元件的定子，定子的铁心为分段铁心结构，在定子铁心上设置多个定子齿，每两个定子齿之间形成一个定子槽，定子槽内按三相对称方式埋入三只霍尔元件；在定子齿上绕制三相对称绕组，绕制三相对称绕组的方法为：将分段结构的定子铁心固定在绕线模具上，并用压板固定好；在定子齿之间留出绕线头大小的间隙进行手动绕线；绕完一个定子齿后，再继续绕下一个定子齿，一次性将一相下所有的定子齿都绕好。

权利要求

1.一种紧凑型永磁无刷电机分块式铁心绕线方法，所述紧凑型永磁无刷电机包括中空 多极永磁转子和埋入霍尔元件的定子，定子的铁心为分段铁心结构，在定子铁心上设置多 个定子齿，每两个定子齿之间形成一个定子槽，定子槽内按三相对称方式埋入三只霍尔元 件；其特征在于，在定子齿上绕制三相对称绕组，绕制三相对称绕组的方法为：

将分段结构的定子铁心固定在绕线模具上，并用压板固定好；在定子齿之间留出绕线 头大小的间隙进行手动绕线；绕完一个定子齿后，再继续绕下一个定子齿，一次性将一相 下所有的定子齿都绕好；在保证整体三相定子绕组呈对称状态的前提下，使放置霍尔元件的定子槽内绕组匝数小于 不放置霍尔元件的匝数。

说明书

一种紧凑型永磁无刷电机分块式铁心绕线方法

技术领域

[0001] 本发明属于电机技术领域。

背景技术

[0002] 空间机械手臂是空间工程必备重要装置，辅助航天员完成高精度的运输以及维护工作。机械臂的设计要求是高强度、高可靠性、灵活工作并具有尽量轻便的体积和重量。在机械臂驱动系统中，电磁装置是必不可少的。相比于液压驱动等其他地面机械臂常用驱动方式，电磁驱动在太空领域具有极大优势。因此就目前空间领域发展情况而言，其它空间科技先进国家都采用电磁驱动方式解决空间机械臂的驱动问题。

[0003] 电机作为电磁驱动重要核心设备，在设计与加工中存在很多技术难点。其中针对高可靠性、高效性、高可控性、减重性等都进行了相应的方案分析与比较。由于电机采用导磁性铁磁材料与导电性电磁材料为主要构成，其重量的减小仅能体现在增加能量密度上，因此选用永磁电机为理想方案。同时采用适当增加电机转速以减小电机体积的方法，同时配以适当的减速装置达到综合体积与重量最小化设计。

[0004] 目前国家大力发展工业4.0计划，对机器人产业也提出了具体的发展目标，空间机械臂技术可以应用于普通民用领域，带动机器人行业的发展。

[0005] 在减小重量和体积的同时要求兼顾电机的可靠性问题、成本与造价问题。当电机尺寸特小时，其齿部强度过小，会存在绕线困难的问题。

发明内容

[0006] 本发明目的是为了兼顾电机的小重量、小体积和可靠性，解决当电机尺寸特小时，其齿部强度过小，会存在绕线困难的问题，提供了一种紧凑型永磁无刷电机分块式铁心绕线方法。

[0007] 本发明所述一种紧凑型永磁无刷电机分块式铁心绕线方法，所述紧凑型永磁无刷电机包括中空多极永磁转子和埋入霍尔元件的定子，定子的铁心为分段铁心结构，在定子铁心上设置多个定子齿，每两个定子齿之间形成一个定子槽，定子槽内按三相对称方式埋入三只霍尔元件；

[0008] 在定子齿上绕制三相对称绕组，绕制三相对称绕组的方法为：

[0009] 将分段结构的定子铁心固定在绕线模具上，并用压板固定好；在定子齿之间留出绕线头大小的间隙进行手动绕线；绕完一个定子齿后，再继续绕下一个定子齿，一次性将一相下所有的定子齿都绕好。

[0010] 本发明的优点：在本发明专利在于采用一种特殊的绕线工艺过程，保证在电机齿部机械强度较小时，保证绕线精度，减小工艺复杂程度。同时，这种绕线工艺不用焊点接线，增加电机的工作可靠性。

[0011] 本发明是一种低惯量永磁无刷力矩电机，它作为空间或者民用机械臂关节的驱动装置，能够直接满足机械臂末端低转速运行的要求，相对于现有技术中采用高速电机与齿轮减速装置配套来达到使用要求的方式，实现结构简单，电机系统的复杂程序降低；同时由于转子采用中空盘式，在相同重量的前提下能够达到最大的力矩输出，更加适用于航天领域。而采用埋入霍尔器件方法，减小电机整体长度，对减小重量，提高功率密度都具有很大好处。这种绕线工艺不用焊点接线，增加电机的工作可靠性。

附图说明

[0012] 图1是本发明所述一种紧凑型永磁无刷电机分块式铁心绕线方法的原理图；

[0013] 图2是绕线模具的结构示意图；

[0014] 图3是压板的结构示意图。

具体实施方式

[0015] 具体实施方式一：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种紧凑型永磁无刷电机分块式铁心绕线方法，所述紧凑型永磁无刷电机包括中空多极永磁转子和埋入霍尔元件的定子，定子的铁心为分段铁心结构，在定子铁心上设置多个定子齿，每两个定子齿之间形成一个定子槽，部分定子槽内埋有霍尔元件；

[0016] 在定子齿上绕制三相对称绕组，绕制三相对称绕组的方法为：

[0017] 将分段结构的定子铁心固定在绕线模具上，并用压板固定好；在定子齿之间留出绕线头大小的间隙进行手动绕线；绕完一个定子齿后，再继续绕下一个定子齿，一次性将一相下所有的定子齿都绕好。

[0018] 为了解决现有空间机械臂采用高速电机进行驱动需要配套齿轮减速装置，使电机系统结构复杂的问题。本实施方式所涉及电机为尽量体积小的电机，为了减少电机轴向体积，采用将霍尔元件埋入电机槽中方式。因此，本实施方式所述绕线方法针对的对象为齿部狭窄、电机极数过多、电机外径较小的分块式永磁电机。电机分块式单独手绕模式。一相下的定子齿一起绕好，省去接线盒焊接，保证电机的安全可靠性。

[0019] 在现有技术中，对于外径较大的分块式电机，可以采用机器绕线的方式，但对于齿形狭载的电机，齿宽小于1毫米的电机，采用机绕的方式可能导致齿变形，因本实施方式针对的是齿部狭窄的电机，所以本实施方式采用手绕的方式。

[0020] 本实施方式给出一相绕组首尾相连的接线方式。将分块铁心固定在绕线模具(如图2所示)上，并用两块压板(如图3所示)固定好。在定子齿之间留出绕线头大小的间隙进行手动绕线。绕完一个定子齿后，再继续绕下一个定子齿。这样将一相下所有的定子齿都绕好。

[0021] 绕线模具的槽内刚好可以放下单个定子齿的上部。这样不会影响绕线的位置。上面有孔，以便于加装压板。

[0022] 具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，在保证整体三相定子绕组呈对称状态的前提下，使放置霍尔元件的定子槽内绕组匝数小于不放置霍尔元件的匝数。

[0023] 整体三相定子绕组呈对称状态，以保证磁通尽量均匀分布，以减小永磁电机的力矩波动。