CN104242574B

CN104242574B - 马达绕线结构及其绕线方法

Info

Publication number: CN104242574B
Application number: CN201310252832.8A
Authority: CN
Inventors: 洪联馨; 何明特; 陈明祥
Original assignee: Teco Electric and Machinery Co Ltd
Current assignee: Teco Electric and Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2033-06-24
Also published as: CN104242574A

Abstract

本发明公开一种马达绕线结构及其绕线方法，是在马达的每一相位极臂群组的第一极臂缠绕第一内绕组线圈、第一中绕组线圈与第一外绕组线圈；在第二极臂上缠绕第二内绕组线圈、第二中绕组线圈与第二外绕组线圈；在第三极臂缠绕第三内绕组线圈、第三中绕组线圈与第三外绕组线圈；串联第三内绕组线圈、第一中绕组线圈与第二外绕组线圈而组成一第一串联线圈组；串联第三中绕组线圈、第一外绕组线圈与第二内绕组线圈串联组成一第二串联线圈组；串联第三外绕组线圈、第一内绕组线圈与第二中绕组线圈组成一第三串联线圈组；并联第一串联线圈组、第二串联线圈组与第三串联线圈组。本发明可解决现有机械绕线方式铜损高，产品性能无法提升的问题。

Description

马达绕线结构及其绕线方法

技术领域

本发明涉及一种马达绕线结构及其绕线方法，尤指一种将三个极臂上的内、中与外绕组线圈串联后，再与另一组串联线圈组并联的绕线结构及方法。

背景技术

随着时代的发展与科技的进步，人们的生活水平普遍因而提升，其中，马达在人们的生活中扮演了相当重要的角色，具体而言，定子为马达中不可或缺的机构，马达主要是借由定子与转子间的相互感应所产生的感应电流而转动，而定子的制造中，主要是在一定子环的极臂进行导线的缠绕而形成绕组，以于极臂上形成多层的感应线圈。

然而，传统旧有机械绕线方式所制作的定子中，其主要采用单根缠绕或是两根同时并绕的方式，此马达定子绕线全受限于绕线机本身的设备能力，以单根缠绕为例，绕线机最大可使用的线径可能为2.2mm，而改为两根同时并绕，则可能需降为1.56mm两根，使得现有的机械绕线方式受限于绕线机所能使用绕线的最大线径，而无法增加导线的面积而无法降低电流密度。

另外，由于无法降低电流密度，因此以现有机械绕线的方式所产生的铜损较高，使得现有产品的性能有无法提升的状况，且在马达作业时容易有升温的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种马达绕线结构及其绕线方法，解决现有机械绕线方式铜损高，产品性能无法提升的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种马达绕线结构，应用于一马达，其包含至少一第一相位极臂群组、至少一第二相位极臂群组以及至少一第三相位极臂群组，每一相位极臂群组包含一第一极臂、一第二极臂以及一第三极臂。第一极臂缠绕有一第一内绕组线圈、一第一中绕组线圈以及一第一外绕组线圈。第二极臂缠绕有一第二内绕组线圈、一第二中绕组线圈以及一第二外绕组线圈。第三极臂缠绕有一第三内绕组线圈、一第三中绕组线圈以及一第三外绕组线圈。

其中，第三内绕组线圈、第一中绕组线圈与第二外绕组线圈串联连接而组成一第一串联线圈组，第三中绕组线圈、第一外绕组线圈与第二内绕组线圈串联连接而组成一第二串联线圈组，而第三外绕组线圈、第一内绕组线圈与第二中绕组线圈串联连接而组成一第三串联线圈组，第一串联线圈组与第二串联线圈组与第三串联线圈组彼此并联。

其中，该马达为三相直流无刷马达，且该马达绕线结构设置于该马达的一定子。

其中，该第一串联线圈组、该第二串联线圈组与该第三串联线圈组的阻值相同。

此外，本发明还提供一种马达绕线方法，应用于一马达，该马达具有至少一第一相位极臂群组、至少一第二相位极臂群组以及至少一第三相位极臂群组，每一相位极臂群组包含一第一极臂、一第二极臂以及一第三极臂，该马达绕线方法包含以下步骤：

（a）在第一极臂缠绕出一第一内绕组线圈、一第一中绕组线圈以及一第一外绕组线圈；

（b）在第二极臂缠绕出一第二内绕组线圈、一第二中绕组线圈以及一第二外绕组线圈；

（c）在第三极臂缠绕出一第三内绕组线圈、一第三中绕组线圈以及一第三外绕组线圈；

（d）串联第三内绕组线圈、第一中绕组线圈与第二外绕组线圈以组成一第一串联线圈组；

（e）串联第三中绕组线圈、第一外绕组线圈与第二内绕组线圈以组成一第二串联线圈组；

（f）串联第三外绕组线圈、第一内绕组线圈与第二中绕组线圈以组成一第三串联线圈组；

（g）并联第一串联线圈组、第二串联线圈组与第三串联线圈组。

即上述马达绕线结构及其绕线方法的附属技术手段的较佳实施例中，马达为三相直流无刷马达，且马达绕线结构设置于马达的一定子。另外，第一串联线圈组、第二串联线圈组与第三串联线圈组的阻值相同。

有鉴于现有机械绕线方式中，普遍具有铜损高而导致的产品性能无法提升的问题，以及马达作业的升温问题。缘此，本发明提供一种马达绕线结构及其绕线方法，其主要采用单根绕线的方式，将三个极臂上的内、中与外绕组线圈串联后，再与另一组串联线圈组并联。

因此，借由本发明所采用的马达绕线结构及其绕线方法后，由于是采用单根绕线的方式，因此可在不使用高等级绕线机（可缠绕线径较粗）的状况下，使用较低阶绕线设备（所使用的最大线径受限）进行绕线，即可使用多并联绕组方式来达到与高阶绕线机相同功能，进而在不受设备线径拘束的状况下，完成多并联制作而提升马达制造能力。此外，由于可使用多并联绕组方式，因此可大幅地降低铜损而提升马达的工作效率。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1显示本发明较佳实施例的马达绕线结构的示意图；

图1A显示本发明较佳实施例的绕组线圈的连接示意图；

图2显示本发明较佳实施例的绕组线圈匝数相同的波形图；

图2A显示本发明较佳实施例的绕组线圈匝数不相同的波形图；

图3显示本发明较佳实施例的用马达绕线方法的流程示意图。

其中，附图标记：

1 马达绕线结构

111 第一极臂

1111 第一内绕组线圈

1111a 第一中绕组线圈

1111b 第一外绕组线圈

112 第二极臂

1121 第二内绕组线圈

1121a 第二中绕组线圈

1121b 第二外绕组线圈

113 第三极臂

1131 第三内绕组线圈

1131a 第三中绕组线圈

1131b 第三外绕组线圈

2 马达

100、100a、200、200a、300、300a 波形

C1 第一串联线圈组

C2 第二串联线圈组

C3 第三串联线圈组

U、V、W 相位

S101～S107 步骤

具体实施方式

由于本发明所提供的本发明较佳实施例的马达绕线结构与其绕线方法中，其组合实施方式不胜枚举，故在此不再一一赘述，仅列举一较佳实施例来加以具体说明。

请参阅图1，图1显示本发明较佳实施例的马达绕线结构的示意图。如图1所示，本发明较佳实施例的马达绕线结构1应用于一马达2，而此马达2为三相直流无刷马达，且其为3相8极9槽的马达，且马达绕线结构1设置于马达2的一定子（图未标示），但在其它实施例中，马达绕线结构1可设置于转子，且马达2可为10极12槽、10极9槽、20极27槽与8极12槽的三相马达。

马达绕线结构1包含一第一相位极臂群组（图未标示）、一第二相位极臂群组（图未标示）以及一第三相位极臂群组（图未标示），具体而言，本发明较佳实施例所述的第一相位极臂群组为图中所示U相位所组成的群组；而第二相位极臂群组为图中所示V相位所组成的群组，且第三相位极臂群组系为图中所示W相位所组成的群组。

在本发明的较佳实施例中，第一相位极臂群组、第二相位极臂群组以及第三相位极臂群组都包含有三个极臂，且其线圈的绕线方式均相同，因此在此仅以第一相位极臂群组为例进行说明。第一相位极臂群组包含一第一极臂111、一第二极臂112以及一第三极臂113，其中，上述第一极臂111、一第二极臂112以及一第三极臂113上线圈的缠绕方式中，满足N＝Ns/(m*GOD(Ns,Nm))，N为可使用的并联数、m为相数、Ns为槽数、Nm为极数、GOD为最大公约数。

第一极臂111缠绕有一第一内绕组线圈1111、一第一中绕组线圈1111a以及一第一外绕组线圈1111b，且第一内绕组线圈1111所形成的电阻为R1，第一中绕组线圈1111a所形成的电阻为R2，而第一外绕组线圈1111b所形成的电阻为R3，而上述的绕组线圈的匝数可为相同或是不相同，因此电阻值可为相同或不同。

第二极臂112缠绕有一第二内绕组线圈1121、一第二中绕组线圈1121a以及一第二外绕组线圈1121b，同样地，第二内绕组线圈1121所形成的电阻为R1，第二中绕组线圈1121a所形成的电阻为R2，而第二外绕组线圈1121b所形成的电阻为R3，而上述的绕组线圈的匝数可为相同或是不相同，因此电阻值可为相同或不同。

第三极臂113缠绕有一第三内绕组线圈1131、一第三中绕组线圈1131a以及一第三外绕组线圈1131b，同样地，同样地，第三内绕组线圈1131所形成的电阻为R1，第三中绕组线圈1131a所形成的电阻为R2，而第三外绕组线圈1131b所形成的电阻为R3，而上述的绕组线圈的匝数可为相同或是不相同，因此电阻值可为相同或不同。

其中，请进一步参阅图1A，图1A显示本发明较佳实施例的绕组线圈的连接示意图。如图1A所示，第三内绕组线圈1131、第一中绕组线圈1111a与第二外绕组线圈1121b串联连接而组成一第一串联线圈组C1。另外，第三中绕组线圈1131a、第一外绕组线圈1111b与第二内绕组线圈1121串联连接而组成一第二串联线圈组C2，而第三外绕组线圈1131b、第一内绕组线圈1111与第二中绕组线圈1121a串联连接而组成一第三串联线圈组C3。

此外，第一串联线圈组C1与第二串联线圈组C2与第三串联线圈组C3彼此并联，而第一串联线圈组C1、第二串联线圈组C2与第三串联线圈组C3的阻值相同，也就是说，在本发明较佳实施例中，其阻值均为R1+R2+R3，其主要目的在于使各相平衡而不影响马达2的运转效能。

具体而言，请一并参阅图2以及图2A，图2显示本发明较佳实施例的绕组线圈匝数相同的波形图，图2A显示本发明较佳实施例的绕组线圈匝数不相同的波形图。如图2所示，波形100、100a代表阻值为R1的波形，波形200、200a则为阻值为R2的波形，波形300、300a为阻值为R3的波形，其中，在匝数相同（R1=R2=R3）或是不同（R1≠R2≠R3）的状况下，可发现在采用了本发明较佳实施例的马达绕线结构1后，其可达到三相平衡，因而使得本发明所属技术人员可适当地配置匝数。

请参阅图3，图3显示本发明较佳实施例的用马达绕线方法的流程示意图，其绕线方法包含以下步骤：

步骤S101：在第一极臂缠绕出一第一内绕阻线圈、一第一中绕阻线圈以及一第一外绕阻线圈；

步骤S102：在第二极臂缠绕出一第二内绕阻线圈、一第二中绕阻线圈以及一第二外绕阻线圈；

步骤S103：在第三极臂缠绕出一第三内绕阻线圈、一第三中绕阻线圈以及一第三外绕阻线圈；

步骤S104：串联第三内绕阻线圈、第一中绕阻线圈与第二外绕阻线圈以组成一第一串联线圈组；

步骤S105：串联第三中绕阻线圈、第一外绕阻线圈与第二内绕阻线圈以组成一第二串联线圈组；

步骤S106：串联第三外绕阻线圈、第一内绕阻线圈与第二中绕阻线圈以组成一第三串联线圈组；以及

步骤S107：并联第一串联线圈组、第二串联线圈组与第三串联线圈组。

其中，在上述步骤S101至步骤S103中，以导线缠绕出内绕组线圈、中绕组线圈以及外绕组线圈，另外，步骤S104至步骤S106中，可借由线头端的连接来进行串联，且步骤S107可再借由拉出线头来进行并联。此外，上述步骤所产生的马达2中，其说明皆与图1所示的相同，因此不再予以赘述。

此外，在此与先前技术的绕线方式进行比较传统制作方式制作出8极9槽的马达2中，其条件设定为使用线径2.2mm、电流=200A，配线后电流密度=30A/mm²。其中，传统的绕线方式无绕线并联数与路径数使用，且设备最大只能用2.2mm，使其无法再增加线径，以增大导线面积而不能够降低电流密度。

而本发明所提供的马达绕线结构1与马达绕线方法中，同样制作出8极9槽的马达2，其条件设定为使用线径2.2mm、电流=200A，配线后电流密度=10A/mm²，由于可以使绕线并联数为三，因此可增加线径以增大导线面积，进而使电流密度剩下10A/mm²。

综合以上所述，由于是采用单根绕线的方式，因此可在不使用高等级绕线机（可缠绕线径较粗）的状况下，使用较低阶绕线设备（所使用的最大线径受限）进行绕线，即可使用多并联绕组方式来达到与高阶绕线机相同功能，进而在不受设备线径拘束的状况下，完成多并联制作而提升马达制造能力。此外，由于可使用多并联绕组方式，因此可大幅地降低铜损而提升马达的工作效率。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims

1.一种马达绕线结构，应用于一马达，其特征在于，包含：

至少一第一相位极臂群组、至少一第二相位极臂群组以及至少一第三相位极臂群组，所述至少一第一相位极臂群组、所述至少一第二相位极臂群组以及所述至少一第三相位极臂群组皆包含：

一第一极臂，缠绕有一第一内绕组线圈、一第一中绕组线圈以及一第一外绕组线圈；

一第二极臂，缠绕有一第二内绕组线圈、一第二中绕组线圈以及一第二外绕组线圈；以及

一第三极臂，缠绕有一第三内绕组线圈、一第三中绕组线圈以及一第三外绕组线圈，该第三内绕组线圈、该第一中绕组线圈与该第二外绕组线圈串联连接而组成一第一串联线圈组，该第三中绕组线圈、该第一外绕组线圈与该第二内绕组线圈串联连接而组成一第二串联线圈组，而该第三外绕组线圈、该第一内绕组线圈与该第二中绕组线圈串联连接而组成一第三串联线圈组，该第一串联线圈组与该第二串联线圈组与该第三串联线圈组彼此并联。

2.根据权利要求1所述的马达绕线结构，其特征在于，该马达为三相直流无刷马达，且该马达绕线结构设置于该马达的一定子。

3.根据权利要求1所述的马达绕线结构，其特征在于，该第一串联线圈组、该第二串联线圈组与该第三串联线圈组的阻值相同。

4.一种马达绕线方法，应用于一马达，其特征在于，该马达具有至少一第一相位极臂群组、至少一第二相位极臂群组以及至少一第三相位极臂群组，所述至少一第一相位极臂群组、所述至少一第二相位极臂群组以及所述至少一第三相位极臂群组皆包含一第一极臂、一第二极臂以及一第三极臂，该马达绕线方法包含以下步骤：

(a)在该第一极臂缠绕出一第一内绕组线圈、一第一中绕组线圈以及一第一外绕组线圈；

(b)在该第二极臂缠绕出一第二内绕组线圈、一第二中绕组线圈以及一第二外绕组线圈；

(c)在该第三极臂缠绕出一第三内绕组线圈、一第三中绕组线圈以及一第三外绕组线圈；

(d)串联该第三内绕组线圈、该第一中绕组线圈与该第二外绕组线圈以组成一第一串联线圈组；

(e)串联该第三中绕组线圈、该第一外绕组线圈与该第二内绕组线圈以组成一第二串联线圈组；

(f)串联该第三外绕组线圈、该第一内绕组线圈与该第二中绕组线圈以组成一第三串联线圈组；以及

(g)并联该第一串联线圈组、该第二串联线圈组与该第三串联线圈组，借以制造出一马达绕线结构；

其中，该马达绕线结构由该第一极臂、该第一内绕组线圈、该第一中绕组线圈、该第一外绕组线圈、该第二极臂、该第二内绕组线圈、该第二中绕组线圈、该第二外绕组线圈、该第三极臂、该第三内绕组线圈、该第三中绕组线圈与该第三外绕组线圈所组成。

5.根据权利要求4所述的马达绕线方法，其特征在于，该马达为三相直流无刷马达，且该马达绕线结构设置于该马达的一定子。

6.根据权利要求4所述的马达绕线方法，其特征在于，该第一串联线圈组、该第二串联线圈组与该第三串联线圈组的阻值相同。