CN201726209U - 一种用导磁材料做绕组的电磁能量转换结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用导磁材料做绕组的电磁能量转换结构，其利用相互间绝缘的导磁材料片材紧密缠绕在铁心上、或者紧密填充在铁心线槽中，导磁材料片材通过导线连接成电回路，实现其既可引导磁路中的磁通又能引导电路中的电流的双重功能。本实用新型具有构思独特、突破传统设计思路，藉导磁材料片材既为导磁材料又具有导电的特性，用其替代铜导线当作绕组，可大量节省铜材；同时铁心线槽内紧密嵌满导磁材料片材，减少了传统电机由于铁心存在大间隙槽口引起的多次谐波损耗，提高电磁能量转换效率。这种用导磁材料代替铜导线的方法，可适用在发电机、电动机、变压器、电磁铁等电磁能量转换的各种装置上。

Description

一种用导磁材料做绕组的电磁能量转换结构 

技术领域：

本实用新型属于电磁能量转换技术领域，特别涉及一种利用导磁材料片材做绕组的电磁能量转换结构。 

背景技术：

传统的电磁能量转换装置是由硅钢片等钢质导磁材料及铜线等导电材料组成。根据需要，硅钢片组合的铁心中分布有若干个线槽，线槽中嵌入由漆包线绕制成的线圈，将嵌入这些线槽中的多组多匝线圈连接成闭合的电路，俗称绕组。漆包线绕组中通过直流电流，铁心中感生出恒定磁场；漆包线绕组中通过交变电流，铁心中感生出交变磁场。若将线圈绕组连接成三相电路并通过三相交流电，铁心中感生出三相旋转磁场；反之，在铁心中通过旋转磁场，三相线圈绕组中感生出三相感应电动势。该电磁互换方式，即可演化设计出具有各种功能的交直流电动机、发电机、变压器和电磁铁。传统技术中，漆包线绕组为非导磁铜线材料，电机铁心线槽存在较大的空隙槽口，电机等设备运行时，会引起多次谐波的损耗。 

发明内容：

本实用新型的目的是发明一种利用导磁材料片材代替漆包线、扁铜线等铜绕组的电磁能量转换结构。 

本实用新型技术的实现方案有如下两种： 

其一：一种用导磁材料做绕组的电磁能量转换结构，包括有带线槽电机铁心、导磁材料片材和导线，其特征是铁心线槽中紧密填充有相互间绝缘的导磁材料片材，导磁材料片材两端通过导线连接成通电回路，线槽口处枢设有固定导磁材料片材的绝缘压环。藉导磁材料片材填充铁心线槽，改善线槽缺口的导磁性能。 

其二：一种用导磁材料做绕组的电磁能量转换结构，包括有变压器、电磁铁铁心、导磁材料片材和导线，其特征是铁心上紧密缠绕有相互间绝缘的导磁材料片材，导磁材料片材两端通过导线连接成通电回路。 

所述铁心上每一绝缘的导磁材料片材可由多片规格相同的导磁材料片材并联而成；每极、组可由多片绝缘的导磁材料片材串联组成。 

所述导磁材料片材两端分别电连接有小铜板，导线焊接在小铜板上形成电连接，该小铜板的厚度与导磁材料片材的厚度相当。藉小铜板过度，减小导线引出点的电阻。导磁材料片材与小铜板的电连接结构有如下两种方式： 

其一是所述导磁材料片材两端与小铜板间通过激光焊接成电连接体。通过激光焊接形成电连接体，大大减少两者接触部的电阻。 

其二是所述导磁材料片材两端与小铜板接触部分别冲压有能相互嵌合扣紧的契形边缘，藉两契形边缘相互扣紧形成电连接。形成挤压式多面接触电连接结构，也能达到相同的目的。 

所述电机铁心为盘式结构，铁心线槽内外环沿处分别设有一绝缘压环，该绝缘压环将绝缘的导磁材料片材紧密扣压固定在盘式铁心的线槽中；所述铁心的端面装有绝缘保护层，提高槽端面的绝缘强度。 

所述电机铁心为圆筒式结构，铁心线槽两端处，分别枢设有绝缘压环，将导磁材料片材与铁心固定成一体；所述铁心的表面装有绝缘保护层。 

所述导磁材料片材间垫设有云母等材料绝缘层，形成相互绝缘结构。 

所述导磁材料片材为硅钢片、钢板材之择一种。 

本实用新型具有构思新颖、结构设计合理的特点，藉导磁材料片材本身既为导体又具有导磁的特性，用其替代铁心线槽内的导线当作绕组，可大量节省铜材。导磁材料片材紧密填满铁心线槽，减少了传统电机由于铁心存在大间隙槽口引起的多次谐波损耗，提高电磁能量转换效率。这种用导磁材料代替导电材料的电磁感应方法，可适用在发电机、电动机、变压器、电磁铁等含有电磁能量转换的各种场合上。 

附图说明：

下面结合具体图例对本实用新型做进一步说明： 

图1盘式电机定子铁心及导磁材料片材绕组关系立体分解图 

图2盘式电机定子铁心及导磁材料片材绕组关系立体图 

图3盘式电机定子绕组链式电连接原理示意图 

图4盘式电机定子绕组同心式电连接原理示意图 

图5盘式电机定子绕组电路连接线示意图 

图6圆筒式电机定子铁心与导磁材料片材绕组关系立体图 

图7圆筒式电机定子绕组链式电连接示意图 

图8圆筒式电机转子与导磁材料片材绕组关系示意图 

图9为图8之侧视图 

图10三相变压器中一相示意图 

图11为图10俯视图 

图12电磁铁示意图 

图13为图12俯视图 

其中 

1-铁心         11-线槽       2-导磁材料片材 

21-契形边缘    3-小铜板      31-导线 

32-引出线      4-绝缘压环    5-绝缘保护层 

具体实施方式：

实施例一： 

参照图1、图2，为三相、六极盘式电机铁心立体图，其铁心1上开设有18个线槽11，是磁回路的主通道。在线槽11中紧密嵌入两端已引出小铜板3并相互绝缘的导磁材料片材2，这些相互绝缘的导磁材料片材2不但导磁还具有导电的功能，可消除线槽11形成的空气间隙。线槽口处枢设有固定导磁材料片材2的绝缘压环4，准确地说是在线槽11内外环沿处，分别枢设有绝缘压环4，把绝缘的导磁材料片材2紧密扣压固定在盘式铁心的18个线槽11中，确保电机工作时，线槽11中的导磁材料片材2牢靠不松动；最后在盘式铁心1端面装上绝缘保护层5，确保铁心线槽11中的绝缘导磁材料片材在带电时能够安全工作。图2中为了表达绝缘压环4与铁心1的关系，省略绝缘保护层5。 

图1中，导磁材料片材2与小铜板3采用挤压式电连接，其导磁材料片材2两端与小铜板3接触部分别冲压有能相互嵌合扣紧的契形边缘21，藉两契形边缘21相互扣紧形成电连接，导线31直接焊接在小铜板3上，连接成通电回路。另外，导磁材料片材2与小铜板3、以及小铜板3与导线31间也可通过激光焊接成 电连接体。两种电连接方式依具体工艺而定。 

参照图3和图4，导磁材料片材2的电连接示意，本例中，每相占6个线槽11，每极占有2个二分之一槽，如图3，用导线31把这2个二分之一槽中的绝缘导磁材料片材2按序连接起来成为一极，可以如图3的链式连接方式，也可如图4的同心式连接方式，再把六极连接起来并焊好作为三相中的第一相的引出线32，再将其余的二相也按此连接后即形成三相电路。 

图5盘式电机定子绕组电路连接线示意图，连接导磁材料片材2的导线31有序分布在铁心内外圆侧。 

实施例二： 

参照图6，本实例为圆筒式电机定子铁心与导磁材料片材绕组关系，其线槽口处枢设有固定导磁材料片材2的绝缘压环4，准确地说是在圆筒铁心线槽11两端处，分别枢设有绝缘压环4，将导磁材料片材2与铁心1固定成一体。所述铁心1的表面，也即工作面装有绝缘保护层5。 

图7为圆筒式定子铁心1中的导磁材料片材2绕组的链式电连接示意图，其电连接方式如同上例。 

实施例三： 

参照图8和图9，为圆筒式电机转子与导磁材料片材绕组示意图，结构和电连接方式如同实施例二。 

实施例四： 

参照图10和11，为三相变压器中一相示意图；图12和图13，为电磁铁之结构示意图，两者铁心均无开线槽，通过绝缘的导磁材料片材2直接紧密缠绕在铁心1上，导磁材料片材两端通过引出线32连接成通电回路，缠绕的导磁材料片材2外侧枢设有必要的绝缘固定。根据具体需要，缠绕在铁心1上的导磁材料片材2可以是一条，或者多条重叠后再缠绕在铁心1上，而且多条导磁材料片材2的两端通过导线可串联或者并联连接成通电回路，满足不同功率输出之需。 

本实用新型涉及的导磁材料片材，可以是硅钢片、钢板材之择一种，尤以硅钢片材料的导磁性能为佳；另外，上述实例中，提及的导磁材料片材2相互间的绝缘处理，是指导磁材料片材2表面经绝缘处理，或者在导磁材料片材2间垫设 有云母等材料成型的绝缘层，形成相互绝缘结构，提高绝缘等级，满足高电压或大电流之需；另外，导线和引出线均采用铜导线或者扁铜导线，也可在导线和引出线外增加绝缘护套。 

综上所述，本结构可适用在圆筒式、盘式等各种结构的电机和各种变压器、电磁铁上，特别适合各种大、中型电机。在电机领域运用中，该结构可代替原有的激励磁场绕组，也可代替原有的电枢绕组。 

代替原有的激励磁场绕组时，激励磁场铁心外绕制经绝缘的导磁材料片材，当其通过直流电流，激励磁场铁心中感生出恒定磁场，作为电机中的激励磁场。 

代替原有的电枢绕组时，在定子或者转子铁心中分布有若干个线槽，线槽中嵌入多条相互之间绝缘的导磁材料片材，若将导磁材料片材连接成闭合的单相电路，并在这电路中通过单相交电流，铁心中感生出交变磁场；若将导磁材料片材连接成三相电路并通过三相交流电，铁心中即感生出三相旋转磁场；反之在铁心中通过旋转磁场，绝缘的导磁材料片材三相电路中感生出三相感应电动势。 

作为电机电枢绕组时，根据电机功率、电压、电流大小不同、转速高低的需要，计算确定铁心尺寸、极对数、槽数等参数；因导磁材料片材的电阻率比铜线大，电流密度要比铜线小，根据电流大小、电压高低的需要，确定导磁材料片材的并、串联数。在大电流情况下，每一绝缘的导磁材料片材中可以同时并联多片尺寸相同的导磁材料片材；在高电压情况下，每极可以由复数片绝缘的导磁材料片材串联组成。 

Claims (10)

1.一种用导磁材料做绕组的电磁能量转换结构，包括有带线槽电机铁心、导磁材料片材和导线，其特征是电机铁心线槽中紧密填充有相互间绝缘的导磁材料片材，导磁材料片材两端通过导线连接成通电回路，线槽口处枢设有固定导磁材料片材的绝缘压环。

2.一种用导磁材料做绕组的电磁能量转换结构，包括有变压器、电磁铁铁心、导磁材料片材和导线，其特征是铁心上紧密缠绕有相互间绝缘的导磁材料片材，导磁材料片材两端通过导线连接成通电回路。

3.根据权利要求1或2所述的一种用导磁材料做绕组的电磁能量转换结构，其特征是铁心上每一绝缘的导磁材料片材可由多片规格相同的导磁材料片材并联而成；每极、组可由多片绝缘的导磁材料片材串联组成。

4.根据权利要求3所述的一种用导磁材料做绕组的电磁能量转换结构，其特征是导磁材料片材两端分别电连接有小铜板，导线焊接在小铜板上形成电连接，该小铜板的厚度与导磁材料片材的厚度相当。

5.根据权利要求4所述的一种用导磁材料做绕组的电磁能量转换结构，其特征是导磁材料片材两端与小铜板间通过激光焊接成电连接体。

6.根据权利要求4所述的一种用导磁材料做绕组的电磁能量转换结构，其特征是导磁材料片材两端与小铜板接触部分别冲压有能相互嵌合扣紧的契形边缘，藉两契形边缘相互扣紧形成电连接。

7.根据权利要求1所述的一种用导磁材料做绕组的电磁能量转换结构，其特征是铁心为盘式结构，铁心线槽内外环沿处分别设有一绝缘压环，该绝缘压环将绝缘的导磁材料片材紧密扣压固定在铁心的线槽中；所述铁心的端面装有绝缘保护层。

8.根据权利要求1所述的一种用导磁材料做绕组的电磁能量转换结构，其特征是铁心为圆筒式结构，铁心线槽两端处，分别枢设有绝缘压环，将导磁材料片材与铁心固定成一体；所述铁心的表面装有绝缘保护层。

9.根据权利要求1或2所述的一种用导磁材料做绕组的电磁能量转换结构，其 特征是导磁材料片材间垫设有云母材料绝缘层，形成相互绝缘结构。

10.根据权利要求1或2所述的一种用导磁材料做绕组的电磁能量转换结构，其特征是导磁材料片材为硅钢片、钢板材之择一种。 

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