CN211958897U - 一种绕组、定子及电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种绕组、定子及电机。所述绕组，包括：多个线圈；线圈包括双层导体模块、第一导体和连接导体模块；双层导体模块和第一导体通过连接导体模块连接；双层导体模块包括：第二导体和第三导体；连接导体模块包括：第一连接导体和第二连接导体；第二导体和第三导体上下并排设置，第二导体的输出端与第一导体的输入端通过第一连接导体连接，第一导体的输出端与第三导体的输入端通过第二连接导体连接。本实用新型通过第二导体和第三导体上下并排设置，使得两导体在高频脉冲电势激励下具有电容效应，电流流过导体时损耗减小，可以提高电机的电负荷密度，从而实现电机的高密度化。

Description

一种绕组、定子及电机

技术领域

本实用新型涉及电机领域，特别是涉及一种绕组、定子及电机。

背景技术

在工业领域，电能的60％是通过电机运用的，在一些对电机安装空间有要求的场合，如车辆电力驱动，电机系统的高效率高密度指标成为技术发展的重要方向，电机的高效率高密度化是电机行业的发展目标，不仅可以提高系统能效，还可以大大减少材料成本，实现小型化，在许多场合(如电动汽车、航空航天、军事工业等)具有鲜明的实用价值。普通的交流电机中线圈是整数的匝数，匝数一般多于2匝，常规交流电机的线圈超过两匝(两匝以上)，电磁能传输过程中，部分电磁能进入导体转化为导电损耗，降低了电机的效率和密度化，为了解决上述问题，美国的电动汽车2025技术路线，将基于石墨烯与铜材料复合的超级导线列为研究发展的目标，2015年美国橡树岭国家实验室在石墨烯的制备方法上取得了突破，解决了石墨烯堆积的难题，使得超级导线计划大大推进，但是目前，该技术尚处于实验室阶段，成本高，离实用化有很长距离，因此像现在急需一种高效率高密度化的电机。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种绕组、定子及电机，在高频脉冲电势激励下第二导体和第三导体形成电容效应，实现电机的高效率高密度化。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种绕组，包括：多个线圈；所述线圈包括双层导体模块、第一导体和连接导体模块；所述双层导体模块和所述第一导体通过所述连接导体模块连接；所述双层导体模块包括：第二导体和第三导体；所述连接导体模块包括：第一连接导体和第二连接导体；所述第二导体和所述第三导体上下并排设置，所述第二导体的输出端与所述第一导体的输入端通过第一连接导体连接，所述第一导体的输出端与所述第三导体的输入端通过所述第二连接导体连接。

一种定子，包括：定子铁芯和上述所述的绕组；所述定子铁芯上均匀布设有m个定子槽；所述绕组的第n个线圈的双层导体模块沿第k个定子槽的槽边设置在所述定子铁芯的第k个定子槽内，所述绕组的第n个线圈的第一导体沿第k+b个定子槽的槽边设置在所述定子铁芯的第k+b个定子槽内；所述绕组的第n+1个线圈的双层导体模块沿第k+b个定子槽的槽边设置在所述定子铁芯的第k+b个定子槽内，所述绕组的第n+1个线圈的第一导体沿第k+b+c个定子槽的槽边设置在所述定子铁芯的第k+b+c个定子槽内，其中，1≤n＜m、 1≤k＜m、1≤b＜m、1≤c＜m。

一种电机，包括：转子铁芯、磁钢和上述所述的定子，所述磁钢设置在所述转子铁芯的转子槽内，一个所述转子槽对应一个所述磁钢，所述磁钢的极性为S极或N极，相邻所述转子槽内的磁钢的极性不同；设置有所述磁钢的转子铁芯设置在所述定子的上方，且所述转子槽和所述定子槽相对设置；所述定子的第n个线圈的双层导体模块与第n个线圈的第一导体对应不同极性的磁钢。

可选的，所述磁钢在所述转子铁芯径向的长度小于所述定子的第一导体在所述定子槽内的长度。

可选的，所述定子槽的槽宽与第一距离相等；所述第一距离为相邻所述磁钢的相邻边之间的距离。

可选的，所述第n个线圈的双层导体模块与第n个线圈的第一导体之间的距离与第二距离相等；所述第二距离为相邻所述磁钢的中心之间的距离。

一种电机，包括：转子铁芯、磁钢和上述所述的定子，所述磁钢设置在所述转子铁芯的转子槽内，一个所述转子槽对应一个所述磁钢，所述磁钢的极性为S极或N极，相邻所述转子槽内的磁钢的极性不同；设置有所述磁钢的所述转子铁芯环套在所述定子铁芯的外部，且所述转子槽和所述定子的定子槽相对设置，所述定子的第n个线圈的双层导体模块与第n个线圈的第一导体对应不同极性的磁钢。

可选的，所述磁钢在所述转子铁芯轴向的长度小于所述定子的第一导体在所述定子槽内的长度。

可选的，所述定子槽的槽宽与第一距离相等；所述第一距离为相邻所述磁钢的相邻边之间的距离。

可选的，所述第n个线圈的双层导体模块与第n个线圈的第一导体之间的距离与第二距离相等；所述第二距离为相邻所述磁钢的中心之间的距离。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型通过第二导体和第三导体上下并排设置，使得两导体在高频脉冲电势激励下具有电容效应，两导体激发的电场大部分垂直于电荷运动方向，近似于理想双传输线，电流流过导体时损耗减小，可以提高电机的电负荷密度，从而实现电机的高密度化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1线圈的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2定子的结构示意图；

图3为本实用新型实施例2定子的组成示意图；

图4为本实用新型实施例3电机的转子铁芯和磁钢的结构示意图；

图5为本实用新型实施例3电机的转子铁芯和磁钢的组成示意图；

图6为本实用新型实施例3电机的结构示意图；

图7为本实用新型实施例3电机的A视角图；

图8为本实用新型实施例3电机的三相绕组中一相绕组对应线圈与磁场的关系和线圈在槽内连接关系示意图；

图9为本实用新型实施例3电机的定子内的导体与转子磁钢产生的磁场作用在导体上的磁密分布区域示意图；

图10为本实用新型实施例3电机的第二导体和第三导体为圆柱形时双层导体模块、定子槽和磁钢三者的关系示意图；

图11为本实用新型实施例3电机的第一导体为圆柱形时第一导体、定子槽和磁钢三者的关系示意图；

图12为本实用新型实施例3电机的第二导体和第三导体为方柱状形时双层导体模块、定子槽和磁钢三者的关系示意图。

符号说明：

10-第一连接导体、11-第一导体、12-双层导体模块、13-第二导体、14-第三导体、15-第二连接导体、41-磁钢、42-转子铁芯、43-定子铁芯、44-定子齿部、45-定子槽、A-线圈输入端、X-线圈输出端、d-外径。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种绕组、定子及电机。本实用新型通过第二导体和第三导体上下并排设置，使得两导体在高频脉冲电势激励下具有电容效应，两导体激发的电场大部分垂直于电荷运动方向，近似于理想双传输线，电流流过导体时损耗减小，可以提高电机的电负荷密度，从而实现电机的高密度化。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，一种绕组，包括：多个线圈；所述线圈为1.5匝线圈，所述线圈包括双层体模块12、第一导体11和连接导体模块；所述双层导体模块12 和所述第一导体11通过所述连接导体模块连接；所述双层导体模块12包括：第二导体13和第三导体14；所述连接导体模块包括：第一连接导体10和第二连接导体15；所述第二导体13和所述第三导体14上下并排设置，所述第二导体13的输入端为线圈输入端A，所述第三导体14的输出端为线圈输出端X，所述第二导体13的输出端与所述第一导体11的输入端通过第一连接导体 10连接，所述第一导体11的输出端与所述第三导体14的输入端通过所述第二连接导体15连接。所述双层导体模块12和所述连接导体模块焊接；所述第一导体11和所述连接导体模块焊接。所述第一导体11、所述第二导体13、所述第三导体14、所述第一连接导体10和第二连接导体15的形状可以为方柱形或者圆柱形。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：

1、通过第二导体和第三导体上下并排设置，使得两导体在高频脉冲电势激励下具有电容效应，电流流过导体时损耗减小，当将上述绕组用于电机时，可以提高电机的电负荷密度，从而实现电机的高密度化。

2、绕组布置简单，端部导体长度小、漏抗小和散热效果好。

实施例2

如图2-图3所示，一种定子，包括：定子铁芯43和实施例1所述的绕组；所述定子铁芯43上均匀布设有m个定子槽；所述绕组的第n个线圈的双层导体模块(第二导体13和第三导体14)和所述绕组的第n个线圈的第一导体之间相隔有多个定子槽，所述绕组的第n个线圈的双层导体模块沿第k个定子槽的槽边设置在所述定子铁芯43的第k个定子槽内，所述绕组的第n个线圈的第一导体沿第k+b个定子槽的槽边设置在所述定子铁芯43的第k+b个定子槽内；所述绕组的第n+1个线圈的双层导体模块沿第k+b个定子槽的槽边设置在所述定子铁芯43的第k+b个定子槽内，所述绕组的第n+1个线圈的第一导体沿第k+b+c个定子槽的槽边设置在所述定子铁芯43的第k+b+c个定子槽内， c可以等于b也可以不等于b，其中，1≤n＜m、1≤k＜m、1≤b＜m、1≤c＜m。

实施例3

一种磁通为轴向形成主磁路的电机，包括：转子铁芯42、磁钢41和实施例2所述的定子，如图4-图5所示，所述磁钢41设置在所述转子铁芯42的转子槽内。所述定子的同一线圈的双层导体模块和第一导体之间的距离与相邻所述转子槽内的磁钢41之间距离相近，分为等于极距、短于极距、长于极距三类。

等于极距的布置如图6所示，所有线圈的双层导体模块和第一导体11之间的距离均相等。一个所述转子槽对应一个所述磁钢41，所述磁钢41的极性为S极或N极，相邻所述转子槽内的磁钢41的极性不同。图7为本实施例电机的A视角图。三相绕组中一相绕组对应线圈与磁场的关系和线圈在槽内连接关系如图8所示，根据线圈在电机磁场中的输入输出电势方向，将各线圈串联连接，形成同一相的绕组。如图9所示，磁密在第二导体13和第三导体14 上覆盖的长度小于定子槽45内第二导体13和第三导体14的长度，相邻定子槽45之间为定子齿部44。设置有所述磁钢41的转子铁芯42设置在所述定子的上方，且所述转子槽和所述定子槽45相对设置；所述定子的第n个线圈的双层导体模块与第n个线圈的第一导体11对应不同极性的磁钢41，所述磁钢 41在所述转子铁芯42径向的长度小于所述定子的第一导体11在所述定子槽 45内的长度，为了激发双导体线圈边内部的电容效应和保障电荷有序运动，在导体轴向方向形成快速的磁场密度变化(脉冲变化)，在设计上将定子槽 45内导体的外径d与定子槽45的槽宽接近，所述定子槽45的槽宽与第一距离相等；所述第一距离为相邻所述磁钢41的相邻边之间的距离，所述第n个线圈的双层导体模块与第n个线圈的第一导体11之间的距离与第二距离相等；所述第二距离为相邻所述磁钢41的中心之间的距离。

图10为本实施例第二导体和第三导体为圆柱形时双层导体模块、定子槽和磁钢三者的关系示意图，图11为本实施例第一导体为圆柱形时第一导体、定子槽和磁钢三者的关系示意图，图中导体的外径为圆柱的直径与定子槽45 的槽宽接近，所述定子槽45的槽宽与第一距离相等；所述第一距离为相邻所述磁钢41的相邻边之间的距离，图12为本实施例第二导体和第三导体为方柱状形时双层导体模块、定子槽和磁钢三者的关系示意图，图中导体的外径为方柱的宽与定子槽45的槽宽接近，所述定子槽45的槽宽与第一距离相等；所述第一距离为相邻所述磁钢41的相邻边之间的距离。

本实施例的原理为：

上下布置的第二导体和第三导体组成的双层导体模块，具有双导线传输线的特点，即导体之间电容效应明显。上下层导体的电荷分别在互相靠近的导体一侧，相当于电容的两个极板，在磁场的激励下，双层导体上会激发出行波电流。磁钢产生垂直于导体的交变磁场，并与双层导体模块产生相对运动，磁力线切割双层导体模块的第二导体和第三导体，在双层导体模块的第二导体和第三导体上产生交变的感应电势的同时，第二导体和第三导体之间产生电场，形成电容效应。通过磁场的特殊设计，在第二导体和第三导体上附加高频电势脉冲，第二导体和第三导体发生电磁振荡效应，两导体上的电荷发生积聚-消散的振荡，两导体上原先杂乱运动部分的电荷变得更有序，两导体内部的电磁能以波的形式传导，进入导体内部的波印亭矢量被大大减小，实现电能传输的低损耗。

实施例4

一种磁通为径向形成主磁路的电机，与实施例3的电机不同的是：设置有所述磁钢41的所述转子铁芯42环套在所述定子铁芯43的外部，且所述转子槽和所述定子的定子槽45相对设置。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种绕组，其特征在于，包括：多个线圈；所述线圈包括双层导体模块、第一导体和连接导体模块；所述双层导体模块和所述第一导体通过所述连接导体模块连接；所述双层导体模块包括：第二导体和第三导体；所述连接导体模块包括：第一连接导体和第二连接导体；所述第二导体和所述第三导体上下并排设置，所述第二导体的输出端与所述第一导体的输入端通过所述第一连接导体连接，所述第一导体的输出端与所述第三导体的输入端通过所述第二连接导体连接。

2.一种定子，其特征在于，包括：定子铁芯和权利要求1所述的绕组；所述定子铁芯上均匀布设有m个定子槽；所述绕组的第n个线圈的双层导体模块沿第k个定子槽的槽边设置在所述定子铁芯的第k个定子槽内，所述绕组的第n个线圈的第一导体沿第k+b个定子槽的槽边设置在所述定子铁芯的第k+b个定子槽内；所述绕组的第n+1个线圈的双层导体模块沿第k+b个定子槽的槽边设置在所述定子铁芯的第k+b个定子槽内，所述绕组的第n+1个线圈的第一导体沿第k+b+c个定子槽的槽边设置在所述定子铁芯的第k+b+c个定子槽内，其中，1≤n＜m、1≤k＜m、1≤b＜m、1≤c＜m。

3.一种电机，其特征在于，包括：转子铁芯、磁钢和权利要求2所述的定子，所述磁钢设置在所述转子铁芯的转子槽内，一个所述转子槽对应一个所述磁钢，所述磁钢的极性为S极或N极，相邻所述转子槽内的磁钢的极性不同；设置有所述磁钢的转子铁芯设置在所述定子的上方，且所述转子槽和所述定子槽相对设置；所述定子的第n个线圈的双层导体模块与第n个线圈的第一导体对应不同极性的磁钢。

4.根据权利要求3所述的一种电机，其特征在于，所述磁钢在所述转子铁芯径向的长度小于所述定子的第一导体在所述定子槽内的长度。

5.根据权利要求3所述的一种电机，其特征在于，所述定子槽的槽宽与第一距离相等；所述第一距离为相邻所述磁钢的相邻边之间的距离。

6.根据权利要求3所述的一种电机，其特征在于，所述第n个线圈的双层导体模块与第n个线圈的第一导体之间的距离与第二距离相等；所述第二距离为相邻所述磁钢的中心之间的距离。

7.一种电机，其特征在于，包括：转子铁芯、磁钢和权利要求2所述的定子，所述磁钢设置在所述转子铁芯的转子槽内，一个所述转子槽对应一个所述磁钢，所述磁钢的极性为S极或N极，相邻所述转子槽内的磁钢的极性不同；设置有所述磁钢的所述转子铁芯环套在所述定子铁芯的外部，且所述转子槽和所述定子的定子槽相对设置，所述定子的第n个线圈的双层导体模块与第n个线圈的第一导体对应不同极性的磁钢。

8.根据权利要求7所述的一种电机，其特征在于，所述磁钢在所述转子铁芯轴向的长度小于所述定子的第一导体在所述定子槽内的长度。

9.根据权利要求7所述的一种电机，其特征在于，所述定子槽的槽宽与第一距离相等；所述第一距离为相邻所述磁钢的相邻边之间的距离。

10.根据权利要求7所述的一种电机，其特征在于，所述第n个线圈的双层导体模块与第n个线圈的第一导体之间的距离与第二距离相等；所述第二距离为相邻所述磁钢的中心之间的距离。

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