CN106357033A - 一种励磁线圈、励磁线圈结构及电机 - Google Patents

一种励磁线圈、励磁线圈结构及电机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种励磁线圈，包括骨架，所述骨架上绕制有线圈，所述线圈分为第一线圈层与第二线圈层，所述第一线圈层表面为第一线圈面，所述第二线圈层的绕制宽度大于第一线圈层的绕制宽度，所述第一线圈层与第二线圈层之间形成第二线圈面。本发明通过改变现有励磁线圈的排列结构，并采用堆叠重合的方式，有效的消除了有效地消除常规励磁线圈排列结构中相邻励磁线圈之间的磁通凹陷，同时还降低电机附加铁损，提高电机系统效率的目的，除此之外，本发明所提出的重叠结构还可以达到减小大容量电机体积的效果。

Description

一种励磁线圈、励磁线圈结构及电机
技术领域
本发明涉及电机领域，特别涉及一种励磁线圈、励磁线圈结构及电机。
背景技术
励磁线圈作为电机重要的组成部分，其效率的高低直接影响电机的工作性能，图1所示是现有的励磁线圈结构，该励磁线圈为单层矩形结构，进一步分析可知，在具有相同电流方向的励磁边之间存在磁通凹陷（Magnetic flux sag），使气隙磁场波动变大，引入更多的高次谐波，增加电机系统铁损，此外现有的大容量电机体积较大，使用不方便。
发明内容
本发明在于克服现有技术的上述不足，提供一种能够消除磁通凹陷，降低电机附加铁损，提高电机系统效率，减小电机体积的励磁线圈、励磁线圈结构及电机。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种励磁线圈，包括骨架，所述骨架上绕制有线圈，所述线圈分为第一线圈层与第二线圈层，所述第一线圈层表面为第一线圈面，所述第二线圈层的绕制宽度大于第一线圈层的绕制宽度，所述第一线圈层与第二线圈层之间形成第二线圈面。
在第一实施方式的另一方面，所述第二线圈层的层高与所述第一线圈层的层高相同。
在第一实施方式的另一方面，第二线圈层的绕制宽度为第一线圈层绕制宽度的两倍。
在本发明的第二实施方式中的励磁线圈，包括骨架，所述骨架上绕制有线圈，所述线圈有多个线圈层，所述线圈层绕制宽度为均匀阶梯变化，并形成多个线圈面。
本发明同时提供一种励磁线圈结构，包括至少两个励磁线圈，相邻的两个励磁线圈一边的上表面与另一励磁线圈对应边的下表面贴合，且相邻的两个励磁线圈对应一边的电流流向相同。
在本结构的另一方面，降低所述励磁线圈的高度，以降低气隙高度。
本发明对应的提供一种励磁线圈结构，包括至少两个如本发明第一实施方式中的励磁线圈，相邻的两个励磁线圈为反向堆叠结构，任一个励磁线圈一边的第一线圈面与相邻励磁线圈对应的第二线圈面贴合，且相邻的两个励磁线圈对应一边的电流流向相同。
本发明对应的提供一种励磁线圈结构，包括至少两个如本发明第二实施方式中的励磁线圈，相邻的两个励磁线圈为反向堆叠结构，任一个励磁线圈一边的多个线圈面与相邻励磁线圈对应的多个线圈面贴合，且相邻的两个励磁线圈对应一边的电流流向相同。
本发明同时提供一种电机，包括电动机和发电机，所述电机的励磁线圈采用本发明提供的励磁线圈结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果
本发明通过改变现有励磁线圈的排列结构，并采用堆叠重合的方式，有效的消除了有效地消除常规励磁线圈排列结构中相邻励磁线圈之间的磁通凹陷，同时还降低电机附加铁损，提高电机系统效率的目的，除此之外，本发明所提出的重叠结构还可以达到减小大容量电机体积的效果。
附图说明
图1所示是现有技术中的一种励磁线圈结构。
图2所示是本发明第一实施方式中的励磁线圈示意图。
图3所示是本发明第二实施方式中的励磁线圈示意图。
图4所示是本发明一个实施例中示出的励磁线圈结构示意图。
图5所示是本发明另一个实施例中示出的励磁线圈结构示意图。
图6所示是本发明另一个实施例中示出的励磁线圈结构示意图。
图7所示是本发明的励磁线圈结构得到的线圈磁场强度分布图。
图8所示是现有的励磁线圈结构与本发明一个实施方式中的励磁线圈结构对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1：
图2所示是本发明第一实施方式中的励磁线圈结构图，包括骨架1，所述骨架上绕制有线圈2，所述线圈2分为第一线圈层21与第二线圈层22，所述第一线圈层21表面为第一线圈面23，所述第二线圈层22的绕制宽度大于第一线圈层21的绕制宽度，所述第一线圈层21与第二线圈层22之间形成第二线圈面24。
在第一实施方式的另一方面，所述第二线圈层22的层高与所述第一线圈层21的层高相同。
在第一实施方式的另一方面，第二线圈层22的绕制宽度为第一线圈层21绕制宽度的两倍。
在本发明的第二实施方式中的励磁线圈，参看图3所示的示意图，包括骨架，所述骨架上绕制有线圈，所述线圈有多个线圈层，所述线圈层绕制宽度为均匀阶梯变化，并形成多个线圈面。
当线圈层数较多时，每次间的线圈面的宽度逐渐减小，因此可看作为三角形的绕制结构，最终形成的励磁线圈可看成等腰梯形。
本发明同时提供一种励磁线圈结构，参看图4，包括至少两个励磁线圈，相邻的两个励磁线圈一边的上表面与另一励磁线圈对应边的下表面贴合，且相邻的两个励磁线圈对应一边的电流流向相同。
图7所示是本发明的励磁线圈结构得到的线圈磁场强度分布图，与图1进行对比后可以看出，采用本发明的励磁线圈的排列结构，气隙磁场分布不存在磁通凹陷，而且磁场波动小于现有结构。
本发明通过改变现有励磁线圈的排列结构，并采用堆叠重合的方式，有效的消除了有效地消除常规励磁线圈排列结构中相邻励磁线圈之间的磁通凹陷，同时还降低电机附加铁损，提高电机系统效率的目的，除此之外，本发明所提出的重叠结构还可以达到减小大容量电机体积的效果。
在本结构的另一方面，降低所述励磁线圈的高度，以降低励磁线圈结构的气隙高度。
具体的，参看图8，当定子内径一定时，现有励磁线圈排列结构（1）的展开
等效长度为 ，
结构（2）中励磁线圈排列结构的展开等效长度为，
结构（1）与结构（2）的等效展开长度差为，
对比结构（1）与结构（2），结构2 的展开长度减小了，但气隙高度增加了。
由于采用本发明的励磁线圈后，会增加原来结构的气隙高度g，而气隙高度的变化会影响磁场的分布，因此通过降低线圈的高度来降低气隙高度，在一个较优的实施方式中，将线圈的高度降为原来高度的一半，这样使得本发明的重叠结构的气隙高度与现有的气隙高度相同，而将线圈高度降低后，线圈长度不变，因此线圈宽度会对应的增加（匝数），因此其等效长度与现有的线圈等效长度一样。
结构（3）相比现有结构（1）的设计，优化了气隙磁场的分布，减小了电机系统的铁损，提高系统的效率。
结构（2）相比现有结构（1）的设计，优化了气隙磁场的分布，减小了电机系统的铁损和体积。
本发明对应的提供一种励磁线圈结构，参看图5，包括至少两个如本发明第一实施方式中的励磁线圈，相邻的两个励磁线圈为反向堆叠结构，任一个励磁线圈一边的第一线圈面与相邻励磁线圈对应的第二线圈面贴合，且相邻的两个励磁线圈对应一边的电流流向相同。
本发明对应的提供一种励磁线圈结构，参看图6，包括至少两个如本发明第二实施方式中的励磁线圈，相邻的两个励磁线圈为反向堆叠结构，任一个励磁线圈一边的多个线圈面与相邻励磁线圈对应的多个线圈面贴合，且相邻的两个励磁线圈对应一边的电流流向相同。
本发明同时提供一种电机，包括电动机和发电机，所述电机的励磁线圈采用本发明提供的励磁线圈结构。
上面结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。

Claims (9)

1.一种励磁线圈，其特征在于，包括骨架，所述骨架上绕制有线圈，所述线圈分为第一线圈层与第二线圈层，所述第一线圈层表面为第一线圈面，所述第二线圈层的绕制宽度大于第一线圈层的绕制宽度，所述第一线圈层与第二线圈层之间形成第二线圈面。
2.根据权利要求1所述的励磁线圈，其特征在于，所述第二线圈层的层高与所述第一线圈层的层高相同。
3.根据权利要求1所述的励磁线圈，其特征在于，第二线圈层的绕制宽度为第一线圈层绕制宽度的两倍。
4.一种励磁线圈，其特征在于，包括骨架，所述骨架上绕制有线圈，所述线圈有多个线圈层，所述线圈层绕制宽度为均匀阶梯变化，并形成多个线圈面。
5.一种励磁线圈结构，其特征在于，包括至少两个励磁线圈，相邻的两个励磁线圈一边的上表面与另一励磁线圈对应边的下表面贴合，且相邻的两个励磁线圈对应一边的电流流向相同。
6.根据权利要求5所述的励磁线圈结构，其特征在于，降低所述励磁线圈的高度，以降低气隙高度。
7.一种励磁线圈结构，其特征在于，包括至少两个如权利要求1-3任一项所述的励磁线圈，相邻的两个励磁线圈为反向堆叠结构，任一个励磁线圈一边的第一线圈面与相邻励磁线圈对应的第二线圈面贴合，且相邻的两个励磁线圈对应一边的电流流向相同。
8.一种励磁线圈结构，其特征在于，包括至少两个如权利要求4任一项所述的励磁线圈，相邻的两个励磁线圈为反向堆叠结构，任一个励磁线圈一边的多个线圈面与相邻励磁线圈对应的多个线圈面贴合，且相邻的两个励磁线圈对应一边的电流流向相同。
9.一种电机，包括电动机和发电机，其特征在于，所述电机的励磁线圈为如权利要求5-8任一项所述的励磁线圈结构。
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