CN102148541B - 用于电机的导线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于电机的导线。具体地，提供了一种用于电机定子的导线，包括具有第一边、第二边、第三边和第四边的截面。所述第三边和第四边彼此平行，且所述第一边和第二边延伸在所述第三边和第四边之间。所述第一条边和第二条边都限定了凹陷部。

Description

用于电机的导线
技术领域
本发明涉及电机，尤其是涉及用于电机定子的导线。
背景技术
电机（例如电动机）包括具有相对表面的定子和转子。定子包括多个设置在定子表面上的槽，并且还包括多个设置在定子槽内的导线。转子可相对定子绕轴线转动。导线响应于从中经过的电流而产生电磁力。该电磁力对转子产生作用，使转子相对于定子转动。
基于频率的原因以及由于磁场的存在，所以整个导线中的电流密度是变化的。通常，绝大多数电流是通过导线的外表面区域传导，通常称为导线的“趋肤深度”，只有极少一部分电流流经导线的芯部，即中心部分。这通常被称为导线的趋肤效应。另外，当导线被彼此相邻设置且带有高强度交流电的时候，每根带电的导线都在相邻的导线中产生磁场，其在相邻的导线中生成非均匀的电流分布，这通常被称为邻近效应。
导线通常包括矩形截面形状或圆形截面形状。导线应该包括低的AC阻抗，并且还应当快速散热。由于趋肤效应和邻近效应，所以矩形导线在高速和/或高频时包括高的交流（AC）阻抗，而小直径的圆形导线由于趋肤效应覆盖了导线的整个截面积，所以包括低的AC阻抗。但是，由于圆形导线包括比矩形导线包括更小的表面积，所以圆形导线散热比较困难，而矩形导线由于增大的表面积，则具有更好的散热。此外，很难从一捆圆形导线的中心提取热量。
发明内容
公开了一种用于电机定子的导线。所述导线包括限定了第一边、第二边、第三边和第四边的横截面。第三边和第四边平行，且第一边和第二边延伸在第三边和第四边之间。第一边和第二边都包括凹陷部。
在本发明的另一方面中，公开了一种用于电机的定子。所述定子包括限定有多个槽的主体。至少一根导线被设置在所述多个槽中的每一个内。所述至少一根导线包括限定了第一边、第二边、第三边和第四边的横截面。第三边和第四边平行，且第一边和第二边中的每一个都包括至少一个凹陷部。
在本发明的另一方面，公开了一种电机。所述电机包括定子和转子。定子包括表面，并限定了多个槽。转子与定子相对，并可相对于定子绕纵向轴线转动。所述电机还包括至少一根设置在所述多个槽中每一个内的导线。所述至少一根导线包括限定了第一边和第二边的横截面，并且所述第一边和第二边中的每一个都包括至少一个凹陷部。
相应地，导线的第一边和第二边中的每一个的凹陷部都增加了导线的表面积，这改善了导线的散热。此外，导线的第一边和第二边中每一个内的凹陷部都增加了导线的趋肤深度，即导线的主要载流部分，并减少了导线的芯部，即导线的非载流部分，这减少了更高速和/或高频时的有效交流阻抗。
本发明还提供了以下方案：
方案1. 一种电机，包括：
定子，所述定子具有限定多个槽的表面；
转子，所述转子与所述定子的所述表面相对，并且能够相对于所述定子绕纵向轴线转动；和
至少一根设置在所述多个槽中每一个内的导线，所述至少一根导线包括限定第一边和第二边的横截面，其中，所述第一边和所述第二边中的每一个都包括至少一个凹陷部。
方案2. 如方案1所述的电机，其中，所述至少一根导线中的每一个都包括第三边和平行于所述第三边的第四边。
方案3. 如方案2所述的电机，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述至少一个凹陷部延伸在所述第三边和所述第四边之间。
方案4. 如方案3所述的电机，其中，所述至少一个凹陷部包括宽度和长度，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述凹陷部的所述宽度是分别平行于所述第一边和所述第二边测量的，而所述第一边和所述第二边的每一个中的所述凹陷部的所述长度是分别垂直于所述第一边和所述第二边测量的，其中所述宽度大于所述长度。
方案5. 如方案2所述的电机，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述至少一个凹陷部包括第一凹陷和第二凹陷。
方案6. 如方案5所述的电机，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷在所述第三边和所述第四边之间均匀间隔。
方案7. 如方案6所述的电机，其中，所述第一边和第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷中的每一个都包括宽度和长度，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷的所述宽度是分别平行于所述第一边和所述第二边测量的，而所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷的所述长度是分别垂直于所述第一边和所述第二边测量的，其中，所述长度大于所述宽度。
方案8. 一种用于电机的定子，所述定子包括：
限定了多个槽的主体；
设置在所述多个槽中的每一个内的至少一根导线，所述至少一根导线包括限定第一边、第二边、第三边和第四边的横截面，其中，所述第三边和所述第四边平行，且其中所述第一边和所述第二边中的每一个都包括至少一个凹陷部。
方案9. 如方案8所述的定子，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述至少一个凹陷部延伸在所述第三边和所述第四边之间。
方案10. 如方案9所述的定子，其中，所述至少一个凹陷部包括宽度和长度，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述凹陷部的所述宽度是分别平行于所述第一边和所述第二边测量的，而所述第一边和所述第二边的每一个中的所述凹陷部的所述长度是分别垂直于所述第一边和所述第二边测量的，其中所述宽度大于所述长度。
方案11. 一种如方案8所述的定子，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的至少一个凹陷部包括第一凹陷和第二凹陷。
方案12. 如方案11所述的定子，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷在所述第三边和所述第四边之间均匀间隔。
方案13. 如方案12所述的定子，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷中的每一个都包括宽度和长度，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷的所述宽度是分别平行于所述第一边和所述第二边测量的，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷的所述长度是分别垂直于所述第一边和所述第二边测量的，其中所述长度大于所述宽度。
方案14. 一种用于电机定子的导线，所述导线包括：
限定了第一边、第二边、第三边和第四边的横截面；
其中，所述第三边和所述第四边平行，且所述第一边和所述第二边延伸在所述第三边和所述第四边之间；
其中，所述第一条边和所述第二条边都包括凹陷部。
方案15. 如方案14所述的导线，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述至少一个凹陷部都延伸在所述第三边和所述第四边之间。
方案16. 如方案15所述的导线，其中，所述至少一个凹陷部包括宽度和长度，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述凹陷部的所述宽度是分别平行于所述第一边和所述第二边测量的，而所述第一边和所述第二边的每一个中的所述凹陷部的所述长度是分别垂直于所述第一边和所述第二边测量的，其中所述宽度大于所述长度。
方案17. 一种如方案14所述的导线，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述至少一个凹陷部包括第一凹陷和第二凹陷。
方案18. 如方案17所述的导线，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷在所述第三边和所述第四边之间均匀间隔。
方案19. 如方案18所述的导线，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷中的每一个都包括宽度和长度，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷的所述宽度是分别平行于所述第一边和所述第二边测量的，而所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷的所述长度是分别垂直于所述第一边和所述第二边测量的，其中所述长度大于所述宽度。
方案20. 如方案19所述的导线，其中，所述第三边和所述第四边中的每一个都垂直于所述第一边和所述第二边两者。
结合附图，通过以下对实施本发明的最佳模式的详细描述，本发明的上述特征和优点及其他特征和优点将变得相当明显。
附图说明
图1是电动机的局部示意性剖视图。
图2是电动机导线的第一实施例的示意性剖视图。
图3是电动机导线的第二实施例的示意性剖视图。
具体实施方式
参考附图，其中相同的附图标记在所有这些视图中都指示对应的部件。图1中以20总体上示出了电机。电机20可以包括：构造为用于将电流转化为机械运动的电动机；构造为用于将机械运动转化为电流的发电机；或者一些其他类似的装置。
参考图1，电机20包括壳体22、定子24和转子26。定子24固定地联接至壳体22。定子24包括内圆周表面28，并且限定有多个槽30。槽30从内圆周表面28径向向外延伸至定子24中。转子26与定子24相对，并且可转动地联接至壳体22。转子26可以相对于定子24绕纵向轴线32转动，转子26还包括多个磁体33，如已知的那样。至此，所描述的电机20是典型的，并且以和已知电机20的方式相同的方式运转。因此，这里就不再详细描述其部件、这些部件相对于彼此的取向、以及它们的操作。
参考图2，电机20还包括设置在多个槽30的每一个中的至少一根导线34。导线34包括限定了第一边36、第二边38、第三边40和第四边42的横截面。第三边40和第四边42彼此平行，而第一边36和第二边38延伸在第三边40和第四边42之间。第三边40和第四边42中的每一个都垂直于第一边36和第二边38两者。如图所示，第一边36和第二边38是对称的，且第一边36和第二边38中的每一个都包括至少一个凹陷部（concave depression）44。但是，应当理解的是，第一边36可以替代性地与第二条边38不对称。如图所示，第一边36中的凹陷部44是第二边38中的凹陷部44的镜像。可替代地，如果第一边36和第二边38不对称，则第一边36中的凹陷部44就不是第二边38中的凹陷部44的镜像。第一边36和第二边38中的凹陷部44增加了导线34的表面积，这提高了导线34的散热能力。另外，凹陷部44减少了导线34上不导电或很少导电的芯部面积45（即中心区），因此改善了高速和/或高频时的交流（AC）阻抗。凹陷部44的几何形状和/或构造可以根据存在于电机20中的具体频率和磁场进行优化。因此，凹陷部44的具体几何形状和尺寸可以关于具体使用而变化。
如图2所示，在第一边36和第二边38的每一个中的至少一个凹陷部44包括第一凹陷（depression）46和第二凹陷48。应能理解，所述至少一个凹陷部44可以包括比图2所示的第一凹陷46和第二凹陷48更多的凹陷。例如，凹陷部44可以在第一边36和第二边38的每一个中包括三个、四个、五个或更多个凹陷。
优选地，第一边36和第二边38的每一个中的第一凹陷46和第二凹陷48在第三边40和第四边42之间是均匀间隔开的。然而，应当理解的是，第一凹陷46和第二凹陷48还可以除了此处所描述和示出的情况之外来相对于第三边40和第四边42取向。
第三边40、第一凹陷46、第二凹陷48和第四边42协作，以便分别在第一边36和第二边38的每一个上在它们之间限定多个指。更具体地，第三边40和第一凹陷46协作以在它们之间限定第一指50，第一凹陷46和第二凹陷48协作以在它们之间限定第二指52，以及第二凹陷48和第四边42协作以在它们之间限定第三指54。应能理解，在第一边36和第二边38的每一个中限定的指的数量分别依赖于第一边36和第二边38中的凹陷部44的数量。
第一边36和第二边38的每一个中的第一凹陷46和第二凹陷48中的每一个都包括宽度56和长度58。第一边36和第二边38的每一个中的第一凹陷46和第二凹陷48的宽度56都是分别和第一边36、第二边38平行来测量的。第一边36和第二边38的每一个中的第一个凹陷46和第二个凹陷48的长度58都是分别垂直于第一边36和第二边38来测量的。如图2所示，第一凹陷46和第二凹陷48的长度58分别大于第一凹陷46和第二凹陷48的宽度56。
图2所示的导线34可以通过任意适当的方法形成，包括将导线34拉制成上述的形状，将导线34轧制成上述形状，或者将导线34折叠（folding）以限定上述形状。导线34包括并且优选地由铜制成。但是，应能理解导线34可以用某些其他材料制造。导线34可以（但不是必须地）涂覆以釉（enamel），包括，但不限于聚酰胺。此外，导线34可以（但不是必须地）涂覆以非传导的转化涂层，包括但不限于稳定的金属氧化物。
参照图3所示，以60总体上示出了导线的一个替代性实施例。导线60的替代性实施例包括限定了第一边62、第二边64、第三边66和第四边68的横截面。第三边66和第四边68彼此平行，而第一边62和第二边64延伸在第三边66和第四边68之间。如图所示，第一边62和第二边64对称，并且第一边62和第二边64中的每一个都包括至少一个凹陷部70。但是，应能理解第一边62可以替代性地和第二边64不对称，从而使得第一边62不是第二边64的镜像。
导线的替代性实施例60中，第一边62和第二边64的每一个中的凹陷部70都完全在第三边66和第四边68之间延伸。换言之，第一边62和第二边64中的每一个都包括单个的凹陷部70，其中凹陷部70分别限定了完整的第一边62和第二边64。凹陷部70包括宽度72和长度74。第一边62和第二边64的每一个中的凹陷部70的宽度72是分别平行于第一边62和第二边64测量的。第一边62和第二条边64的每一个中的凹陷部70的长度74是分别垂直于第一边62和第二边64测量的。如图3所示，第一边62和第二边64的每一个中的凹陷部70的宽度72大于第一边62和第二边64中的凹陷部70的长度74。
应能理解，导线34、60可以形成为包括了除图2和图3中所示以及本文所描述的截面形状以外的截面形状，但是这些导线的截面形状仍落入所附权利要求的范围内。
尽管用于实施本发明的最佳方式已经得到详细的描述，但是熟悉本发明所涉及领域的技术人员将能够在所附权利要求的范围内，认识到各种用于实施本发明的替代性设计和实施例。

Claims (13)

1.一种电机，包括：
定子，所述定子具有限定多个槽的表面；
转子，所述转子与所述定子的所述表面相对，并且能够相对于所述定子绕纵向轴线转动；和
至少一根设置在所述多个槽中每一个内的导线，所述至少一根导线包括限定第一边和第二边的横截面，其中，所述第一边和所述第二边中的每一个都包括至少一个凹陷部；
其中，所述至少一根导线中的每一个都包括第三边和平行于所述第三边的第四边；
其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述至少一个凹陷部延伸在所述第三边和所述第四边之间；以及
其中，所述至少一个凹陷部包括宽度和长度，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述凹陷部的所述宽度是分别平行于所述第一边和所述第二边测量的，而所述第一边和所述第二边的每一个中的所述凹陷部的所述长度是分别垂直于所述第一边和所述第二边测量的，其中所述宽度大于所述长度。
2.如权利要求1所述的电机，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述至少一个凹陷部包括第一凹陷和第二凹陷。
3.如权利要求2所述的电机，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷在所述第三边和所述第四边之间均匀间隔。
4.如权利要求3所述的电机，其中，所述第一边和第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷中的每一个都包括宽度和长度，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷的所述宽度是分别平行于所述第一边和所述第二边测量的，而所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷的所述长度是分别垂直于所述第一边和所述第二边测量的，其中，所述长度大于所述宽度。
5.一种用于电机的定子，所述定子包括：
限定了多个槽的主体；
设置在所述多个槽中的每一个内的至少一根导线，所述至少一根导线包括限定第一边、第二边、第三边和第四边的横截面，其中，所述第三边和所述第四边平行，且其中所述第一边和所述第二边中的每一个都包括至少一个凹陷部；
其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述至少一个凹陷部延伸在所述第三边和所述第四边之间；以及
其中，所述至少一个凹陷部包括宽度和长度，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述凹陷部的所述宽度是分别平行于所述第一边和所述第二边测量的，而所述第一边和所述第二边的每一个中的所述凹陷部的所述长度是分别垂直于所述第一边和所述第二边测量的，其中所述宽度大于所述长度。
6.一种如权利要求5所述的定子，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的至少一个凹陷部包括第一凹陷和第二凹陷。
7.如权利要求6所述的定子，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷在所述第三边和所述第四边之间均匀间隔。
8.如权利要求7所述的定子，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷中的每一个都包括宽度和长度，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷的所述宽度是分别平行于所述第一边和所述第二边测量的，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷的所述长度是分别垂直于所述第一边和所述第二边测量的，其中所述长度大于所述宽度。
9.一种用于电机定子的导线，所述导线包括：
限定了第一边、第二边、第三边和第四边的横截面；
其中，所述第三边和所述第四边平行，且所述第一边和所述第二边延伸在所述第三边和所述第四边之间；
其中，所述第一边和所述第二边都包括凹陷部；
其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的至少一个凹陷部都延伸在所述第三边和所述第四边之间；以及
其中，所述至少一个凹陷部包括宽度和长度，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述凹陷部的所述宽度是分别平行于所述第一边和所述第二边测量的，而所述第一边和所述第二边的每一个中的所述凹陷部的所述长度是分别垂直于所述第一边和所述第二边测量的，其中所述宽度大于所述长度。
10.一种如权利要求9所述的导线，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述至少一个凹陷部包括第一凹陷和第二凹陷。
11.如权利要求10所述的导线，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷在所述第三边和所述第四边之间均匀间隔。
12.如权利要求11所述的导线，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷中的每一个都包括宽度和长度，其中，所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷的所述宽度是分别平行于所述第一边和所述第二边测量的，而所述第一边和所述第二边的每一个中的所述第一凹陷和所述第二凹陷的所述长度是分别垂直于所述第一边和所述第二边测量的，其中所述长度大于所述宽度。
13.如权利要求12所述的导线，其中，所述第三边和所述第四边中的每一个都垂直于所述第一边和所述第二边两者。
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