专利名称：用于堆积微加工技术的电机定子绕组布线方法
技术领域：
本发明涉及一种电机定子绕组布线方法，具体是一种用于堆积微加工技术的电机定子绕组布线方法。属于微机电系统领域。
背景技术：
目前常见的电机的定子绕组布线方法有叠式、链式、同心、交叉、同心交叉等，按照这些方法设计的定子绕组线圈导线排列和连接在空间上出现重叠交叉情况。对于使用常规带绝缘层的导线绕制法制备电机定子而言，重叠和交叉并不会造成制备过程的障碍。
近年来，随着微机电系统的兴起，人们尝试使用堆积微加工技术(LiGA、准LiGA、表面微加工或类似技术)加工尺寸更为微小的电机。这种新的加工方法要求电机定子同层线圈不可重叠和交叉。
经对现有技术的文献检索发现，潘品英主编，由机械工业出版社出版1994年7月的《新编电动机绕组布线接线彩色图集》3-436页描述电机定子的多种绕组布线方法。这些绕组布线方法适合常规的电机线圈制备，包括手工漆包线绕制。该文献并没有给出适合堆积微加工技术的定子绕组布线的方法。在进一步的文献检索中尚未发现与本发明主题相同或者类似的报道。
发明内容
本发明针对现有技术的局限，提供一种用于堆积微加工技术的电机定子绕组布线方法，使其达到了电机定子同层线圈不重叠和交叉，满足了堆积微细加工技术的要求，即同层线圈不重叠和交叉。而且一般技术人员不需要特别的训练和专门的知识，就可以按照给定的步骤设计出电机定子的绕组布线。
本发明是通过以下技术方案实现的，步骤如下步骤1根据给定的极对数p和相数m，计算绕组数w＝2×p×m/(m+1)的值，如果绕组数w为正整数，则进行步骤2，否则，更换极对数p和相数m。
步骤2将2×p×m槽从1到2×p×m依次用阿拉伯数字编号，每(2×p×m)/w个槽划分为一个绕组区，共划分成w个绕组区，每区首(数字小的槽)尾(数字大的槽)槽号用线联接代表一个绕组区。
步骤3将w个绕组区同相绕组配伍，配伍绕组之间相隔m-1个绕组。分别从每个配伍绕组中依次选取尾槽号和首槽号将其相连，得到绕组布线联接图。
步骤4根据绕组布线联接图，对于每一个绕组区，将有连接线的单个槽号化成多个槽，多个槽所占的空间机械角度为360°/(2×p×m)，且原来的有连接线的槽位于在这个空间机械角度对称轴线处，在这个空间机械角度内，多个槽按圆周均布。并去掉没有连接线的槽。
步骤5将各绕组区内按步骤4所得到的多个槽按照由内向外的用螺旋线联接，得到多匝螺旋线圈。
步骤6从w个多匝螺旋线圈的起止点开始，垂直于螺旋线圈平面，朝一个方向设置等高度连接柱。
步骤7按照绕组布线连接图，通过连接柱自由端设计引线，形成引线层。至此定子绕组布线完成。
本发明的理论依据是槽电动势星形图，通过在槽中按照本发明的规则进行布线，使各相绕组空间上相差一定的电角度，这样当各相绕组通有交流电，且交流电在时间上相差的电角度与空间上相差的电角度一致时，即可形成旋转磁动势波，带动转子连续旋转；当各相绕组的单独通直流电时，采用这种布线方式，其磁动势空间指向对称均布，各相线圈以一定的组合换相通电，可带动转子做步进运动，分析和实施较为便利。
本发明具有简单方便实用的特点，对技术人员没有特殊的要求，按照这种方法设计得绕组线圈非常适合采用微机电系统加工技术。因而客观上使电磁驱动器的尺寸小，可批量生产，从而降低成本。
图1本发明两相三对极定子绕组区图2本发明两相三对极定子绕组布线3本发明两相三对极定子各绕组1槽变多槽示意4本发明两相三对极定子各绕组多匝螺旋线圈示意5本发明两相三对极定子各绕组多匝螺旋线圈起止点连接柱示意6本发明两相三对极定子引线层设计示意图
具体实施例方式
以下结合附图以及发明内容提供以下实施例以2相3对极电机为例，实施用于堆积微加工技术的电机定子绕组布线，要求设计3匝螺旋线圈。
步骤12相3对极电机，m＝2，p＝3，所以w＝2×p×m/(m+1)＝2×3×2/(2+1)＝4，w整数，进行步骤2。
步骤2将2×p×m＝2×3×2＝12个槽按阿拉伯数字编号，每(2×p×m)/w＝12/4＝3个槽划分为一个绕组区，共划分成4个绕组区，化分为w＝4个绕组区，每区首尾槽号用线联接代表一个绕组，如图1所示。
步骤3将4个绕组区进行配伍，配伍绕组之间相隔m-1＝2-1＝1个绕组区。分别从每个绕组区中选取尾槽号和首槽号将其相连，得到绕组布线联接如图2。
步骤4根据绕组布线联接图，对于每一个绕组区，将有连接线的单个槽号化成3个槽，3个槽所占的空间机械角度为360°/(2×3×2)＝30 °，且原来的有连接线的槽位于在这个空间机械角度30°对称轴线处，在这个空间机械角度内，3个槽按圆周均布。并去掉没有连接线的槽，如图3所示。
步骤5将各绕组区内按步骤4所得到的6个槽按照由内向外的螺旋式联接，得到3匝螺旋线圈。如图4。
步骤6从4个3匝螺旋线圈的起止点开始，垂直于螺旋线圈平面，朝一个方向设置等高度连接柱。如图5。
步骤7按照绕组布线连接图，通过连接柱自由端设计A、B、C、D、E、F、G、H设置引线层。根据绕组布线连接图2，B和E相连，D和G相连，形成引线层结构如图5。至此定子绕组布线完成。
本实施例设计的两相三对极电机定子绕组布线，其线圈层和引线层的线圈互补重叠和交叉，两层线圈之间通过连接柱相连，能够用堆积微加工技术加工。
权利要求
1.一种用于堆积微加工技术的电机定子绕组布线方法，其特征在于步骤1根据给定的极对数p和相数m，计算绕组数w值，如果绕组数w为正整数，进行步骤2，否则，更换极对数p和相数m；步骤2将2×p×m槽从1到2×p×m依次用阿拉伯数字编号，每2×p×m/w个槽划分为一个绕组区，共划分成w个绕组区，每区首尾槽号用线联接代表一个绕组区；步骤3将w个绕组区同相绕组配伍，配伍绕组之间相隔m-1个绕组，分别从每个配伍绕组中依次选取尾槽号和首槽号将其相连，得到绕组布线联接图。步骤4根据绕组布线联接图，对于每一个绕组区，将有连接线的单个槽号化成多个槽，并去掉没有连接线的槽；步骤5将各绕组区内按步骤4所得到的多个槽按照由内向外的用螺旋线联接，得到多匝螺旋线圈；步骤6从w个多匝螺旋线圈的起止点开始，垂直于螺旋线圈平面，朝一个方向设置等高度连接柱；步骤7按照绕组布线连接图，通过连接柱自由端设计引线，形成引线层，至此定子绕组布线完成。
2.根据权利要求1所述的用于堆积微加工技术的电机定子绕组布线方法，其特征是，步骤1中绕组数w＝2×p×m/(m+1)。
3.根据权利要求1所述的用于堆积微加工技术的电机定子绕组布线方法，其特征是，步骤2中每区首槽是指数字小的槽，每区尾槽是指数字大的槽。
4.根据权利要求1所述的用于堆积微加工技术的电机定子绕组布线方法，其特征是，步骤4中多个槽所占的空间机械角度为360°/(2×p×m)，且原来的有连接线的槽位于在这个空间机械角度对称轴线处，在这个空间机械角度内，多个槽按圆周均布。
全文摘要
一种用于堆积微加工技术的电机定子绕组布线方法，步骤为根据给定极对数p和相数m，计算绕组数w值；将2×p×m槽从1到2×p×m依次编号，划分成w个绕组区；将w个绕组区同相绕组配伍，分别从每个配伍绕组中依次选取尾槽号和首槽号将其相连，得到绕组布线联接图；对于每一个绕组区，将有连接线的单个槽号化成多个槽；将各绕组区内按步骤4的多个槽按照由内向外的用螺旋线联接，得到多匝螺旋线圈；从w个多匝螺旋线圈的起止点开始，垂直于螺旋线圈平面，朝一个方向设置等高度连接柱；按照绕组布线连接图，通过连接柱自由端设计引线，形成引线层，至此定子绕组布线完成。本发明促使电磁驱动器的尺寸小，可批量生产，从而降低成本。
文档编号H02K15/08GK1622430SQ20041009308
公开日2005年6月1日 申请日期2004年12月16日 优先权日2004年12月16日
发明者张卫平, 陈文元, 赵小林, 段永瑞 申请人:上海交通大学