專利名稱：一種用導磁材料做繞組的電磁能量轉換結構的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電磁能量轉換技術領域，特別涉及一種利用導磁材料片材做繞組 的電磁能量轉換結構。
背景技術：
傳統的電磁能量轉換裝置是由硅鋼片等鋼質導磁材料及銅線等導電材料組成。根 據需要，硅鋼片組合的鐵心中分布有若干個線槽，線槽中嵌入由漆包線繞制成的線圈，將嵌 入這些線槽中的多組多匝線圈連接成閉合的電路，俗稱繞組。漆包線繞組中通過直流電流， 鐵心中感生出恒定磁場；漆包線繞組中通過交變電流，鐵心中感生出交變磁場。若將線圈繞 組連接成三相電路并通過三相交流電，鐵心中感生出三相旋轉磁場；反之，在鐵心中通過旋 轉磁場，三相線圈繞組中感生出三相感應電動勢。該電磁互換方式，即可演化設計出具有各 種功能的交直流電動機、發電機、變壓器和電磁鐵。傳統技術中，漆包線繞組為非導磁銅線 材料，電機鐵心線槽存在較大的空隙槽口，電機等設備運行時，會引起多次諧波的損耗。發明內容本實用新型的目的是發明一種利用導磁材料片材代替漆包線、扁銅線等銅繞組的 電磁能量轉換結構。本實用新型技術的實現方案有如下兩種其一一種用導磁材料做繞組的電磁能量轉換結構，包括有帶線槽電機鐵心、導磁 材料片材和導線，其特征是鐵心線槽中緊密填充有相互間絕緣的導磁材料片材，導磁材料 片材兩端通過導線連接成通電回路，線槽口處樞設有固定導磁材料片材的絕緣壓環。藉導 磁材料片材填充鐵心線槽，改善線槽缺口的導磁性能。其二一種用導磁材料做繞組的電磁能量轉換結構，包括有變壓器、電磁鐵鐵心、 導磁材料片材和導線，其特征是鐵心上緊密纏繞有相互間絕緣的導磁材料片材，導磁材料 片材兩端通過導線連接成通電回路。所述鐵心上每一絕緣的導磁材料片材可由多片規格相同的導磁材料片材并聯而 成；每極、組可由多片絕緣的導磁材料片材串聯組成。所述導磁材料片材兩端分別電連接有小銅板，導線焊接在小銅板上形成電連接， 該小銅板的厚度與導磁材料片材的厚度相當。藉小銅板過度，減小導線引出點的電阻。導 磁材料片材與小銅板的電連接結構有如下兩種方式其一是所述導磁材料片材兩端與小銅板間通過激光焊接成電連接體。通過激光焊 接形成電連接體，大大減少兩者接觸部的電阻。其二是所述導磁材料片材兩端與小銅板接觸部分別沖壓有能相互嵌合扣緊的契 形邊緣，藉兩契形邊緣相互扣緊形成電連接。形成擠壓式多面接觸電連接結構，也能達到相 同的目的。所述電機鐵心為盤式結構，鐵心線槽內外環沿處分別設有一絕緣壓環，該絕緣壓 環將絕緣的導磁材料片材緊密扣壓固定在盤式鐵心的線槽中；所述鐵心的端面裝有絕緣保 護層，提高槽端面的絕緣強度。
3[0014]所述電機鐵心為圓筒式結構，鐵心線槽兩端處，分別樞設有絕緣壓環，將導磁材料 片材與鐵心固定成一體；所述鐵心的表面裝有絕緣保護層。所述導磁材料片材間墊設有云母等材料絕緣層，形成相互絕緣結構。所述導磁材料片材為硅鋼片、鋼板材之擇一種。本實用新型具有構思新穎、結構設計合理的特點，藉導磁材料片材本身既為導體 又具有導磁的特性，用其替代鐵心線槽內的導線當作繞組，可大量節省銅材。導磁材料片材 緊密填滿鐵心線槽，減少了傳統電機由于鐵心存在大間隙槽口引起的多次諧波損耗，提高 電磁能量轉換效率。這種用導磁材料代替導電材料的電磁感應方法，可適用在發電機、電動 機、變壓器、電磁鐵等含有電磁能量轉換的各種場合上。
下面結合具體圖例對本實用新型做進一步說明圖1盤式電機定子鐵心及導磁材料片材繞組關系立體分解圖圖2盤式電機定子鐵心及導磁材料片材繞組關系立體圖圖3盤式電機定子繞組鏈式電連接原理示意圖圖4盤式電機定子繞組同心式電連接原理示意圖圖5盤式電機定子繞組電路連接線示意圖圖6圓筒式電機定子鐵心與導磁材料片材繞組關系立體圖圖7圓筒式電機定子繞組鏈式電連接示意圖圖8圓筒式電機轉子與導磁材料片材繞組關系示意圖圖9為圖8之側視圖圖10三相變壓器中一相示意圖圖11為圖10俯視圖圖12電磁鐵示意圖圖13為圖12俯視圖其中1-鐵心11-線槽2-導磁材料片材21-契形邊緣 3-小銅板 31-導線32-引出線 4-絕緣壓環 5-絕緣保護層
具體實施方式
實施例一參照圖1、圖2，為三相、六極盤式電機鐵心立體圖，其鐵心1上開設有18個線槽 11，是磁回路的主通道。在線槽11中緊密嵌入兩端已引出小銅板3并相互絕緣的導磁材料 片材2，這些相互絕緣的導磁材料片材2不但導磁還具有導電的功能，可消除線槽11形成 的空氣間隙。線槽口處樞設有固定導磁材料片材2的絕緣壓環4，準確地說是在線槽11內 外環沿處，分別樞設有絕緣壓環4，把絕緣的導磁材料片材2緊密扣壓固定在盤式鐵心的18 個線槽11中，確保電機工作時，線槽11中的導磁材料片材2牢靠不松動；最后在盤式鐵心 1端面裝上絕緣保護層5，確保鐵心線槽11中的絕緣導磁材料片材在帶電時能夠安全工作。圖2中為了表達絕緣壓環4與鐵心1的關系，省略絕緣保護層5。圖1中，導磁材料片材2與小銅板3采用擠壓式電連接，其導磁材料片材2兩端與 小銅板3接觸部分別沖壓有能相互嵌合扣緊的契形邊緣21，藉兩契形邊緣21相互扣緊形成 電連接，導線31直接焊接在小銅板3上，連接成通電回路。另外，導磁材料片材2與小銅板 3、以及小銅板3與導線31間也可通過激光焊接成電連接體。兩種電連接方式依具體工藝 而定。參照圖3和圖4，導磁材料片材2的電連接示意，本例中，每相占6個線槽11，每極 占有2個二分之一槽，如圖3，用導線31把這2個二分之一槽中的絕緣導磁材料片材2按序 連接起來成為一極，可以如圖3的鏈式連接方式，也可如圖4的同心式連接方式，再把六極 連接起來并焊好作為三相中的第一相的引出線32，再將其余的二相也按此連接后即形成三 相電路。圖5盤式電機定子繞組電路連接線示意圖，連接導磁材料片材2的導線31有序分 布在鐵心內外圓側。實施例二參照圖6，本實例為圓筒式電機定子鐵心與導磁材料片材繞組關系，其線槽口處樞 設有固定導磁材料片材2的絕緣壓環4，準確地說是在圓筒鐵心線槽11兩端處，分別樞設有 絕緣壓環4，將導磁材料片材2與鐵心1固定成一體。所述鐵心1的表面，也即工作面裝有 絕緣保護層5。圖7為圓筒式定子鐵心1中的導磁材料片材2繞組的鏈式電連接示意圖，其電連 接方式如同上例。實施例三參照圖8和圖9，為圓筒式電機轉子與導磁材料片材繞組示意圖，結構和電連接方 式如同實施例二。實施例四參照圖10和11，為三相變壓器中一相示意圖；圖12和圖13，為電磁鐵之結構示意 圖，兩者鐵心均無開線槽，通過絕緣的導磁材料片材2直接緊密纏繞在鐵心1上，導磁材料 片材兩端通過引出線32連接成通電回路，纏繞的導磁材料片材2外側樞設有必要的絕緣固 定。根據具體需要，纏繞在鐵心1上的導磁材料片材2可以是一條，或者多條重疊后再纏繞 在鐵心1上，而且多條導磁材料片材2的兩端通過導線可串聯或者并聯連接成通電回路，滿 足不同功率輸出之需。本實用新型涉及的導磁材料片材，可以是硅鋼片、鋼板材之擇一種，尤以硅鋼片材 料的導磁性能為佳；另外，上述實例中，提及的導磁材料片材2相互間的絕緣處理，是指導 磁材料片材2表面經絕緣處理，或者在導磁材料片材2間墊設有云母等材料成型的絕緣 層，形成相互絕緣結構，提高絕緣等級，滿足高電壓或大電流之需；另外，導線和引出線均采 用銅導線或者扁銅導線，也可在導線和引出線外增加絕緣護套。綜上所述，本結構可適用在圓筒式、盤式等各種結構的電機和各種變壓器、電磁鐵 上，特別適合各種大、中型電機。在電機領域運用中，該結構可代替原有的激勵磁場繞組，也 可代替原有的電樞繞組。代替原有的激勵磁場繞組時，激勵磁場鐵心外繞制經絕緣的導磁材料片材，當其
5通過直流電流，激勵磁場鐵心中感生出恒定磁場，作為電機中的激勵磁場。代替原有的電樞繞組時，在定子或者轉子鐵心中分布有若干個線槽，線槽中嵌入 多條相互之間絕緣的導磁材料片材，若將導磁材料片材連接成閉合的單相電路，并在這電 路中通過單相交電流，鐵心中感生出交變磁場；若將導磁材料片材連接成三相電路并通過 三相交流電，鐵心中即感生出三相旋轉磁場；反之在鐵心中通過旋轉磁場，絕緣的導磁材料 片材三相電路中感生出三相感應電動勢。作為電機電樞繞組時，根據電機功率、電壓、電流大小不同、轉速高低的需要，計算 確定鐵心尺寸、極對數、槽數等參數；因導磁材料片材的電阻率比銅線大，電流密度要比銅 線小，根據電流大小、電壓高低的需要，確定導磁材料片材的并、串聯數。在大電流情況下， 每一絕緣的導磁材料片材中可以同時并聯多片尺寸相同的導磁材料片材；在高電壓情況 下，每極可以由復數片絕緣的導磁材料片材串聯組成。
權利要求一種用導磁材料做繞組的電磁能量轉換結構，包括有帶線槽電機鐵心、導磁材料片材和導線，其特征是電機鐵心線槽中緊密填充有相互間絕緣的導磁材料片材，導磁材料片材兩端通過導線連接成通電回路，線槽口處樞設有固定導磁材料片材的絕緣壓環。
2.一種用導磁材料做繞組的電磁能量轉換結構，包括有變壓器、電磁鐵鐵心、導磁材料 片材和導線，其特征是鐵心上緊密纏繞有相互間絕緣的導磁材料片材，導磁材料片材兩端 通過導線連接成通電回路。
3.根據權利要求1或2所述的一種用導磁材料做繞組的電磁能量轉換結構，其特征是 鐵心上每一絕緣的導磁材料片材可由多片規格相同的導磁材料片材并聯而成；每極、組可 由多片絕緣的導磁材料片材串聯組成。
4.根據權利要求3所述的一種用導磁材料做繞組的電磁能量轉換結構，其特征是導磁 材料片材兩端分別電連接有小銅板，導線焊接在小銅板上形成電連接，該小銅板的厚度與 導磁材料片材的厚度相當。
5.根據權利要求4所述的一種用導磁材料做繞組的電磁能量轉換結構，其特征是導磁 材料片材兩端與小銅板間通過激光焊接成電連接體。
6.根據權利要求4所述的一種用導磁材料做繞組的電磁能量轉換結構，其特征是導磁 材料片材兩端與小銅板接觸部分別沖壓有能相互嵌合扣緊的契形邊緣，藉兩契形邊緣相互 扣緊形成電連接。
7.根據權利要求1所述的一種用導磁材料做繞組的電磁能量轉換結構，其特征是鐵心 為盤式結構，鐵心線槽內外環沿處分別設有一絕緣壓環，該絕緣壓環將絕緣的導磁材料片 材緊密扣壓固定在鐵心的線槽中；所述鐵心的端面裝有絕緣保護層。
8.根據權利要求1所述的一種用導磁材料做繞組的電磁能量轉換結構，其特征是鐵 心為圓筒式結構，鐵心線槽兩端處，分別樞設有絕緣壓環，將導磁材料片材與鐵心固定成一 體；所述鐵心的表面裝有絕緣保護層。
9.根據權利要求1或2所述的一種用導磁材料做繞組的電磁能量轉換結構，其特征是 導磁材料片材間墊設有云母材料絕緣層，形成相互絕緣結構。
10.根據權利要求1或2所述的一種用導磁材料做繞組的電磁能量轉換結構，其特征是 導磁材料片材為硅鋼片、鋼板材之擇一種。
專利摘要本實用新型涉及一種用導磁材料做繞組的電磁能量轉換結構，其利用相互間絕緣的導磁材料片材緊密纏繞在鐵心上、或者緊密填充在鐵心線槽中，導磁材料片材通過導線連接成電回路，實現其既可引導磁路中的磁通又能引導電路中的電流的雙重功能。本實用新型具有構思獨特、突破傳統設計思路，藉導磁材料片材既為導磁材料又具有導電的特性，用其替代銅導線當作繞組，可大量節省銅材；同時鐵心線槽內緊密嵌滿導磁材料片材，減少了傳統電機由于鐵心存在大間隙槽口引起的多次諧波損耗，提高電磁能量轉換效率。這種用導磁材料代替銅導線的方法，可適用在發電機、電動機、變壓器、電磁鐵等電磁能量轉換的各種裝置上。
文檔編號H02K1/16GK201726209SQ20102012193
公開日2011年1月26日 申請日期2010年3月2日 優先權日2010年3月2日
發明者葉常彬, 葉常青, 葉杉, 葉羽紡, 葉芃 申請人:葉羽紡;葉羽緯;葉羽經