專利名稱：一種主極線圈及包括該線圈的直流電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于直流電機的主極線圈。此外，本發(fā)明還涉及一種包括上述主極線圈的直流電機。
背景技術(shù)：
電機是指依據(jù)電磁感應定律實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。按工作電源種類劃分可分為直流電機和交流電機；直流電機通常包括定子、轉(zhuǎn)子、機座和電刷等部件。直流電動機運行過程中，其內(nèi)部會產(chǎn)生銅損耗、鐵損耗及其他雜散損耗等，這些損耗會造成電機內(nèi)部發(fā)熱、溫度升高。另一方面，電機在運行過程中也會散熱。只有當發(fā)熱和散熱達到平衡狀態(tài)時，直流電機內(nèi)部的溫度不再上升，而是穩(wěn)定地保持在一個水平上，電機才能正常穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)；如果發(fā)熱大于散熱，使得電機內(nèi)部溫升增大，會加劇電機的絕緣結(jié)構(gòu)老化，大大縮短電機的使用壽命，嚴重影響電機的安全與可靠性。直流電機的各個部件中，定子線圈的溫升對于電機的危害最大，定子線圈包括主極線圈和附極線圈，附極線圈的散熱結(jié)構(gòu)相對簡單，其發(fā)熱對電機溫升影響不大，主極線圈的發(fā)熱量占定子線圈發(fā)熱量的絕大部分。因此，如何設計定子線圈的主極線圈的結(jié)構(gòu)，使其具有較好的散熱性，對于直流電機是至關(guān)重要的問題。請參考圖1至圖3，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中直流電機的主極線圈的主視圖；圖2為圖1 的右視圖；圖3為圖1中A-A向剖視圖；下面簡要介紹這種主極線圈在工作過程中存在的缺陷。如圖1所示，該主極線圈包括貼合設置的第一層線圈Γ和第二層線圈2'，第一層線圈1'和第二層線圈2'的繞組均水平設置，其中第一層線圈1'的外框尺寸大于第二層線圈2'的外框尺寸，因此兩層線圈的階梯處會形成橫截面為三角形的環(huán)形區(qū)3'，該環(huán)形區(qū)3'是熱能滯留的主要區(qū)域。為了加快上述環(huán)形區(qū)3'的散熱，如圖2和圖3所示，該主極線圈在上述環(huán)形區(qū) 3'設有填充泥4'，這樣，當主極線圈的工作過程中產(chǎn)生熱能后，由于填充泥4'填充上述環(huán)形區(qū)3'，阻止了由線圈內(nèi)部流出的熱空氣在環(huán)形區(qū)3'滯留，在一定程度上加快了主極線圈的散熱。然而，這種方法不能主動將線圈內(nèi)部產(chǎn)生的能耗傳導出去，散熱效果不佳，導致直流電機仍然常常出現(xiàn)溫升較高的現(xiàn)象，影響直流電機的使用壽命。有鑒于此，亟待針對上述技術(shù)問題，對現(xiàn)有技術(shù)中的直流電機的主極線圈的結(jié)構(gòu)做進一步優(yōu)化設計，增強主極線圈的散熱，降低直流電機的定子的溫升，提高直流電機的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為提供一種用于直流電機的主極線圈，該主極線圈能夠增強主極線圈的散熱性，降低直流電機的定子的溫升，提高直流電機的使用壽命。本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題為提供一種包括上述主極線圈的直流電機。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于直流電機的主極線圈，包括貼合設置的第一層線圈和第二層線圈，第一層線圈的外框尺寸大于第二層線圈的外框尺寸，所述第一層線圈的外周壁和所述第二層線圈的外周壁的階梯處形成橫截面為三角形的環(huán)形區(qū)；所述環(huán)形區(qū)內(nèi)設有第一散熱金屬板。
優(yōu)選地，所述第一散熱金屬板為第一散熱鋁板。優(yōu)選地，所述環(huán)形區(qū)的相對設置的兩直線區(qū)內(nèi)均設有上述第一散熱鋁板，所述第一散熱鋁板彎折呈橫截面為所述三角形的筒狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，還包括綁帶，所述綁帶綁扎固定于所述第一散熱鋁板、所述第一層線圈和所述第二層線圈的外部。優(yōu)選地，所述綁帶具體為熱收縮帶。優(yōu)選地，所述第一層線圈和所述第二層線圈之間的間隙中設有第二散熱金屬板。優(yōu)選地，所述第二散熱金屬板為第二散熱鋁板。優(yōu)選地，所述第一散熱鋁板與所述第二散熱鋁板焊接。優(yōu)選地，所述第二散熱鋁板為導熱性能優(yōu)于所述第一散熱鋁板的鋁板。本發(fā)明提供一種用于直流電機的主極線圈，包括貼合設置的第一層線圈和第二層線圈，第一層線圈的外框尺寸大于第二層線圈的外框尺寸，第一層線圈的外周壁和第二層線圈的外周壁的階梯處形成橫截面為三角形的環(huán)形區(qū)；環(huán)形區(qū)內(nèi)設有第一散熱金屬板。采用這種結(jié)構(gòu)，在直流電機的工作過程中，當主極線圈產(chǎn)生熱能時，第一散熱金屬板能夠起到導熱作用，將第一層線圈和第二層線圈內(nèi)部的熱能散播出去，相比現(xiàn)有技術(shù)采用填充泥填充該環(huán)形區(qū)的主極線圈，本發(fā)明所提供的主極線圈加快了散熱，避免了熱能捂在主極線圈內(nèi)部，降低散熱回路的熱阻，降低定子的溫升，使得直流電機內(nèi)部的發(fā)熱和散熱達到一個相對平衡的狀態(tài)，大大提高直流電機的使用壽命。在另一種具體實施方式
中，在上述第一散熱金屬板第一散熱金屬板的基礎(chǔ)上，上述第一層線圈和所述第二層線圈之間的間隙中還可以設有第二散熱金屬板。采用這種結(jié)構(gòu)，當直流電機在運行過程中產(chǎn)生熱能時，第二散熱金屬板兩側(cè)的第一層線圈、第二層線圈產(chǎn)生的熱能能夠傳導至第二散熱金屬板的上下兩端，進而散發(fā)至主極線圈的外部。由此可見，第二散熱金屬板能夠進一步加快主極線圈的散熱，降低直流電機的定子的溫升，進一步提高直流電機的使用壽命。本發(fā)明還提供一種直流電機，包括定子和轉(zhuǎn)子；所述定子采用如上所述的主極線圈。由于上述主極線圈具有上述技術(shù)效果，因此，包括該主極線圈的直流電機也應當具有相同的技術(shù)效果，在此不再贅述。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中直流電機的主極線圈的主視圖；圖2為圖1的右視圖；圖3為圖1中A-A向剖視圖；圖4為本發(fā)明所提供的主極線圈的一種具體實施方式
的主視圖；圖5為圖4的右視圖6為圖4中A-A向剖視圖；圖7為圖4中的散熱金屬板的展開圖；圖8為圖4中的散熱金屬板的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖1至圖3中的附圖標記與部件名稱之間的對應關(guān)系為第一層線圈1'；第二層線圈2'；環(huán)形區(qū)3'；填充泥4'；圖4至圖8中的附圖標記與部件名稱之間的對應關(guān)系為第一層線圈1 ；第二層線圈2 ；環(huán)形區(qū)3 ；第一散熱金屬板4 ；熱收縮帶5 ；第二散熱金屬板6。
具體實施例方式本發(fā)明的核心為提供一種用于直流電機的主極線圈，其能加快主極線圈的散熱， 降低直流電機的定子的溫升，提高直流電機的使用壽命。本發(fā)明的另一核心為提供一種包括上述主極線圈的直流電機。為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。請參考圖4至圖6，圖4為本發(fā)明所提供的主極線圈的一種具體實施方式
的主視圖；圖5為圖4的右視圖；圖6為圖4中A-A向剖視圖。在一種具體實施方式
中，如圖所示，本發(fā)明提供一種用于直流電機的主極線圈，該主極線圈包括貼合設置的第一層線圈1和第二層線圈2，第一層線圈1的外框尺寸大于第二層線圈2的外框尺寸，第一層線圈1的外周壁和第二層線圈2的外周壁的階梯處形成橫截面為三角形的環(huán)形區(qū)3 ；環(huán)形區(qū)3內(nèi)設有第一散熱金屬板4。采用這種結(jié)構(gòu)，在直流電機的工作過程中，當主極線圈產(chǎn)生熱能時，第一散熱金屬板4能夠起到導熱作用，將第一層線圈1和第二層線圈2內(nèi)部的熱能散播出去，相比現(xiàn)有技術(shù)采用填充泥填充該環(huán)形區(qū)3的主極線圈，本發(fā)明所提供的主極線圈加快了散熱，避免了熱能捂在主極線圈內(nèi)部，降低散熱回路的熱阻，降低定子的溫升，使得直流電機內(nèi)部的發(fā)熱和散熱達到一個相對平衡的狀態(tài)，大大提高直流電機的使用壽命。特別說明的是，上述具體實施方式
中并未限定第一散熱金屬板4具體為何種金屬板，也并未限定第一散熱金屬板4的具體形狀和固定方式，凡是在上述環(huán)形區(qū)3內(nèi)設置第一散熱金屬板4，能降低定子溫升的主極線圈均屬于本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。此外，本文中出現(xiàn)的方位詞“內(nèi)”指的是圖6中上、下、左、右側(cè)指向豎向中心線的中心的方向；方位詞“外”指的是圖6中豎向中心線的中心指向其上、下、左、右側(cè)的方向；應當理解，這些方位詞是以附圖為基準而設立的，它們的出現(xiàn)不應當影響本發(fā)明的保護范圍。還可以進一步設置上述第一散熱金屬板4的具體結(jié)構(gòu)形式。在具體的方案中，上述第一散熱金屬板4可以為第一散熱鋁板。具體地，可以為純鋁板，也可以為鋁合金板。鋁合金是工業(yè)中應用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，是在純鋁中添加一定元素形成合金，既保持了純鋁質(zhì)輕等優(yōu)點，還具有較高的強度，并且容易加工成型，具有良好的焊接性和導熱性。因此，這里采用第一散熱鋁板不僅能夠降低定子的溫升， 還能保證主極線圈的質(zhì)量較輕，且加工制造方便簡單。當然，第一散熱金屬板4除了采用鋁板之外，還可以采用其他金屬板。
還可以進一步設置上述第一散熱鋁板的形狀。請參考圖7，圖7為圖4中的散熱金屬板的展開圖。另一種具體實施方式
中，如圖7所示，上述環(huán)形區(qū)3的相對設置的兩直線區(qū)內(nèi)均設有上述第一散熱鋁板，第一散熱鋁板彎折成橫截面為三角形的筒狀結(jié)構(gòu)。采用這種結(jié)構(gòu)，如圖6所示，由于第一散熱鋁板彎折成與環(huán)形區(qū)3橫截面相同的筒狀結(jié)構(gòu)，使得筒狀結(jié)構(gòu)的水平面貼合于第二層線圈2的水平外周壁，筒形結(jié)構(gòu)的豎直面貼合于第一層線圈1的豎直內(nèi)側(cè)壁，這樣更有利于加快主極線圈的散熱。并且，該筒形結(jié)構(gòu)由一個整體的第一散熱鋁板彎折而成，使得整個散熱回路流暢，相比由多個第一散熱鋁板連接而呈的筒形結(jié)構(gòu)，能進一步增強散熱效果。當然，上述第一散熱鋁板并不僅限于彎折成上述筒形結(jié)構(gòu)，其還可以為其他形狀。進一步地，上述主極線圈還可以包括綁帶5，綁帶5綁扎固定于第一散熱鋁板、第一層線圈1和第二層線圈2的外部。具體的方案中，上述綁帶5可以具體為熱收縮帶。采用熱收縮帶綁扎上述第一散熱鋁板，能夠?qū)崿F(xiàn)第一散熱鋁板的位置固定。此外，當直流電機內(nèi)部在工作過程中產(chǎn)生熱能時，熱收縮帶會隨著熱能的增多而稍稍收縮，這使得第一散熱鋁板的固定更加牢靠，避免在直流電機運行過程中第一散熱鋁板發(fā)生掉落的現(xiàn)象，進一步增強了主極線圈的工作可靠性和穩(wěn)定性。進一步地，可以采用厚度為0. Imm的熱收縮帶，這使得熱收縮帶既便于綁扎，又不會影響主極線圈的散熱。當然，還可以采用其他厚度的熱收縮帶。更具體地，上述第一散熱鋁板形成的筒形結(jié)構(gòu)的兩端均綁扎有上述熱收縮帶，這樣能更進一步保證第一散熱鋁板的定位。當然，上述綁扎固定第一散熱鋁板的綁帶5并不僅限于熱收縮帶，還可以為其他綁帶。還可以進一步設置上述主極線圈的其他結(jié)構(gòu)形式。在另一種具體實施方式
中，在上述第一散熱金屬板4的基礎(chǔ)上，上述第一層線圈1 和第二層線圈2之間的間隙中還可以設有第二散熱金屬板6。采用這種結(jié)構(gòu)，當直流電機在運行過程中產(chǎn)生熱能時，第二散熱金屬板6兩側(cè)的第一層線圈1、第二層線圈2產(chǎn)生的熱能能夠傳導至第二散熱金屬板6的上下兩端，進而散發(fā)至主極線圈的外部。由此可見，第二散熱金屬板6能夠進一步加快主極線圈的散熱，降低直流電機的定子的溫升，進一步提高直流電機的使用壽命。與上述第一散熱金屬板4類似地，上述第二散熱金屬板6為第二散熱鋁板。將第二散熱金屬板6設置為第二散熱鋁板不僅能夠降低定子的溫升，還能保證主極線圈的質(zhì)量較輕，且加工制造方便簡單。當然，第一散熱金屬板4除了采用鋁板之外，還可以采用其他金屬板。進一步的方案中，如圖8所示，該圖為圖4中的散熱金屬板的結(jié)構(gòu)示意圖；上述第一散熱鋁板與第二散熱鋁板焊接。這樣，將第一散熱鋁板和第二散熱鋁板連接為一體，使得主極線圈的散熱回路更加流暢，更進一步加快散熱速度，此外，這種結(jié)構(gòu)使得綁扎的熱收縮帶同時起到固定第一散熱鋁板和第二散熱鋁板的作用，使得主極線圈的結(jié)構(gòu)簡單、加工制造過程方便。當然，上述第一散熱鋁板與第二散熱鋁板的連接方式并不僅限于焊接，還可以采用其他方式連接。在另一種具體實施方式
中，上述第二散熱鋁板可以為導熱性能優(yōu)于第一散熱鋁板的鋁板。例如，上述第一散熱鋁板可以采用3A21鋁板，第二散熱鋁板可以為1060鋁板，由于主極線圈內(nèi)部產(chǎn)生的熱能大于主極線圈的外側(cè)的熱能，因此第二散熱鋁板采用導熱性更好的鋁板能夠更快、更多地導出熱能，這種結(jié)構(gòu)既增強了上述主極線圈的散熱性，又降低了主極線圈的生產(chǎn)成本。當然，上述第一散熱鋁板和第二散熱鋁板還可以采用其他型號的鋁板。除此之外，本發(fā)明還提供一種直流電機，包括定子和轉(zhuǎn)子，定子采用如上的主極線圈。由于上述主極線圈具有上述技術(shù)效果，因此，包括該主極線圈的直流電機也應當具有相同的技術(shù)效果，在此不再贅述。以上對本發(fā)明所提供的一種主極線圈及應用該線圈的直流電機進行了詳細介紹。 本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說， 在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于直流電機的主極線圈，包括貼合設置的第一層線圈(1)和第二層線圈0)， 第一層線圈(1)的外框尺寸大于第二層線圈(2)的外框尺寸，所述第一層線圈(1)的外周壁和所述第二層線圈( 的外周壁的階梯處形成橫截面為三角形的環(huán)形區(qū)(3)；其特征在于，所述環(huán)形區(qū)(3)內(nèi)設有第一散熱金屬板G)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于直流電機的主極線圈，其特征在于，所述第一散熱金屬板(4)為第一散熱鋁板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于直流電機的主極線圈，其特征在于，所述環(huán)形區(qū)(3)的相對設置的兩直線區(qū)內(nèi)均設有上述第一散熱鋁板，所述第一散熱鋁板彎折呈橫截面為所述三角形的筒狀結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于直流電機的主極線圈，其特征在于，還包括綁帶(5)，所述綁帶( 綁扎固定于所述第一散熱鋁板、所述第一層線圈(1)和所述第二層線圈O)的外部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于直流電機的主極線圈，其特征在于，所述綁帶(5)具體為熱收縮帶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的用于直流電機的主極線圈，其特征在于，所述第一層線圈(1)和所述第二層線圈(2)之間的間隙中設有第二散熱金屬板(6)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于直流電機的主極線圈，其特征在于，所述第二散熱金屬板(6)為第二散熱鋁板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于直流電機的主極線圈，其特征在于，所述第一散熱鋁板與所述第二散熱鋁板焊接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于直流電機的主極線圈，其特征在于，所述第二散熱鋁板為導熱性能優(yōu)于所述第一散熱鋁板的鋁板。
10.一種直流電機，包括定子和轉(zhuǎn)子；其特征在于，所述定子采用如權(quán)利要求1-9任一項所述的主極線圈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于直流電機的主極線圈，包括貼合設置的第一層線圈(1)和第二層線圈(2)，第一層線圈(1)的外框尺寸大于第二層線圈(2)的外框尺寸，所述第一層線圈(1)的外周壁和所述第二層線圈(2)的外周壁的階梯處形成橫截面為三角形的環(huán)形區(qū)(3)；所述環(huán)形區(qū)(3)內(nèi)設有第一散熱金屬板(4)。采用這種結(jié)構(gòu)，加快了主極線圈的散熱，避免了熱能捂在主極線圈內(nèi)部，降低散熱回路的熱阻，降低定子的溫升，使得直流電機內(nèi)部的發(fā)熱和散熱達到一個相對平衡的狀態(tài)，大大提高直流電機的使用壽命。本發(fā)明還公開一種包括上述主極線圈的直流電機，具有相同效果。
文檔編號H02K3/24GK102420485SQ20111045582
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者何云風, 張翠艷, 朱利湘, 鄧日江 申請人:南車株洲電機有限公司