CN113890237B - 一种抑制环流损耗的换位并联矩形绕组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抑制环流损耗的换位并联矩形绕组，所述换位并联矩形绕组包括若干匝串联的线圈，每匝线圈设有n股并绕的导线，线圈对应为n股导线分为n个高度位置，所述导线横截面为矩形，且分为n个导线段，相邻导线段之间通过一连接段连接，连接段设置方向与导线段相垂直；每股导线的n个导线段分别位于线圈的n个高度位置上。本发明的换位并联矩形绕组，每个导线的n个部分都处于不同的高度位置，这样将并联导线的不同高度的部分组合之后可以构成完成的绕组。由于每根导线都有一部分存在于相同的径向位置，于是一匝绕组线圈中每股导线感应的电势相同，并绕导线间的电流均匀分布，从而抑制环流损耗。

Description

一种抑制环流损耗的换位并联矩形绕组
技术领域
本发明涉及一种抑制环流损耗的换位并联矩形绕组，属于电机绕组设计优化领域。
背景技术
电机电枢绕组主要分为矩形绕组、圆线绕组和利兹线绕组三种结构。其中由于矩形绕组较常规圆线绕组截面积大，因此矩形绕组直流电阻小，即直流铜耗小，因此矩形绕组可在一定程度上提升功率密度。除此之外，矩形绕组之间的接触面积大，绕组和铁心槽之间接触更好，散热性能更加优秀。并且与传统的圆线相比，矩形绕组在加工的时候可以把端部做的小一点，节省铜材。
为了满足日益增长的负载功率需求，电枢绕组的电流很大，需要较大的载流面积，但是过大的横截面不可避免将会产生较大的涡流损耗。为了减小这部分损耗，绕组线圈往往采用多股并绕的结构。但是由于双凸极电机漏磁特性，并绕股线的感应电动势不平衡，股线间将会产生环流，使股线电流分流不均，影响电机损耗与发热。
矩形绕组相比于圆线绕组具有更高的槽满率，针对大电流电机，使用扁线换位可以减少交流损耗，应用效果更好，但圆线绕组由于圆线较软，可进行手工绞绕，而矩形绕组的扁线扁线粗又硬，很难实现换位绞绕，无法应用到小电机中。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种股线电流分流均匀的流损耗的换位并联矩形绕组，用于绕组运行时的总铜损。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种抑制环流损耗的换位并联矩形绕组，所述换位并联矩形绕组包括若干匝串联的线圈，每匝线圈设有n股并绕的导线，线圈对应为n股导线分为n个高度位置，所述导线横截面为矩形，且分为n个导线段，相邻导线段之间通过一连接段连接，连接段设置方向与导线段相垂直；每股导线的n个导线段分别位于线圈的n个高度位置上。
对上述技术方案的进一步设计为：相邻并绕导线间填充有绝缘材料，每两导线间绝缘材料厚度为h。
每匝线圈的截面积为Lw×Lh，其中，Lw为绕组截面的宽度，Lh为线圈的厚度，所述导线的导线段截面厚度为导线的连接段的厚度为/>
所述换位并联矩形绕组由3D打印技术一体成型。
所述导线采用铜材料制成。
本发明的有益效果在于：
本发明的抑制环流损耗的换位并联矩形绕组，绕组中每股并联导线可分为n个部分，n为绕组并联导线数，每个导线的n个部分都处于不同的高度位置，这样将并联导线的不同高度的部分组合之后可以构成完成的绕组。由于每根导线都有一部分存在于相同的径向位置，于是一匝绕组线圈中每股导线感应的电势相同，并绕导线间的电流均匀分布，从而抑制环流损耗。
本发明的换位并联矩形绕组采用3D打印技术一体成型，可实现小电机中矩形绕组的制作，解决了小电机中传统扁线很难实现换位的难题。
附图说明
图1是本发明的两股并绕换位并联矩形绕组单根导线；
图2是本发明的两股并绕换位并联矩形绕组单根导线正视图；
图3是本发明的两股并绕换位并联矩形绕组单根导线俯视图；
图4是本发明的两股并绕换位并联矩形绕组单根导线后视图；
图5是本发明的两股并绕换位并联矩形绕组；
图6是本发明的两股并绕换位并联矩形绕组正视图；
图7是本发明的两股并绕换位并联矩形绕组俯视图；
图8是本发明的两股并绕换位并联矩形绕组后视图；
图9是本发明的三股并绕换位并联矩形绕组导线1；
图10是本发明的三股并绕换位并联矩形绕组导线2；
图11是本发明的三股并绕换位并联矩形绕组导线3；
图12是本发明的三股并绕换位并联矩形绕组；
图13是本发明的三匝线圈剖面图；
图14是本发明的三匝线圈俯视图。
图中：1-导线段，2-连接段。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
实施例一
本发明实施例的抑制环流损耗的换位并联矩形绕组结构，包括若干线圈，每匝线圈设有两股并绕的导线，如图5所示为本实施例的两股并绕换位并联矩形绕组，两个并绕的导线完全相同，其中单根导线的结构如图1所示，图2、图3和图4分别为单根导线的正视图、俯视图和后视图。由图可见，单根导线具有两段导线段1，分别存在于上下两层，即线圈的两个高度位置，两段导线段1之间通过连接段2连接，使两段导线段1组成一个导线；连接段2的设置方向与导线段1相垂直，使的两侧的导线段1分别位于不同的高度位置。将两股导线组合后，上下两层之间及连接处会留有厚度为h的间隙，在空隙处填满绝缘材料，使两导线相互绝缘，实现并联结构。两根并绕导线组合后的绕组如图6至图8所示。
实施例二
本实施例的抑制环流损耗的换位并联矩形绕组结构与实施例一基本相同，不同之处在于，本实施例中每匝线圈由3根矩形导线并绕而成，如图9至11所示，每根导线分为三段导线段，三段导线段之间通过两段连接段连接。设线圈分成的高位位置分别为第一、第二和第三高度，则图9所示的导线的三段导线段分别对应于第三、第二和第一高度；图10所示的导线的三段导线段分别对应于第一、第三和第二高度；图11所示的导线的三段导线段分别对应于第二、第一和第三高度；三根并绕导线组合后的绕组如图12所示，每股导线在线圈的三个高度位置均设有一导线段，线圈的三个高度位置均对应三股导线的一段，从而每匝绕组线圈中每股导线感应的电势相同，并绕导线间的电流均匀分布，从而抑制环流损耗。
每匝线圈的截面积为Lw×Lh，绕组线圈的宽和厚度分别为Lw和Lh，相邻并绕导线之间的空隙处绝缘层的厚度为h，那么一根导线的导线段的高为连接段的厚度为
实施例三
本实施例的抑制环流损耗的换位并联矩形绕组结构与实施例一基本相同，不同之处在于，本实施例中设有三匝串联的线圈，如图13所示，自上至下三匝线圈分别由三股、两股和一股导线绕制而成，图14为该三匝线圈俯视图。本实施例中三匝线圈由3D打印技术一体成型。绕制线圈的导线采用铜材料制成。
实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
本发明的不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。

Claims (3)

1.一种抑制环流损耗的换位并联矩形绕组，其特征在于：所述换位并联矩形绕组包括若干匝串联的线圈，每匝线圈设有n股并绕的导线，线圈对应为n股导线分为n个高度位置，所述导线横截面为矩形，且分为n个导线段，相邻导线段之间通过一连接段连接，连接段设置方向与导线段相垂直；每股导线的n个导线段分别位于线圈的n个高度位置上；
相邻并绕导线间填充有绝缘材料，每两导线间绝缘材料厚度为h；
每匝线圈的截面积为Lw×Lh，其中，Lw为绕组截面的宽度，Lh为线圈的厚度，所述导线的导线段截面厚度为,导线的连接段的厚度为/>。
2.根据权利要求1所述抑制环流损耗的换位并联矩形绕组，其特征在于：所述换位并联矩形绕组由3D打印技术一体成型。
3.根据权利要求1或2所述抑制环流损耗的换位并联矩形绕组，其特征在于：所述导线采用铜材料制成。
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