本發(fā)明涉及豎繞線圈的成型工藝，尤其涉及一種超扁導(dǎo)線豎繞線圈。

背景技術(shù)：

提高電機(jī)“槽滿率”和電力變壓器的窗口利用率是提升電機(jī)和電力變壓器功率密度和能效比的有效技術(shù)方法，傳統(tǒng)的圓導(dǎo)線相互之間的相切浪費(fèi)了寶貴的電機(jī)線槽空間和電力變壓器的窗口空間，圓導(dǎo)線相互之間存在的空氣隙加大了線圈內(nèi)部導(dǎo)線向外散熱的熱阻，線圈內(nèi)部導(dǎo)線因散熱不好，存在嚴(yán)重的熱島效應(yīng)；更重要的是用矩形導(dǎo)線（含方導(dǎo)線）替代圓導(dǎo)線后，功率密度大幅提升，而散熱條件沒有改變，設(shè)備的熱穩(wěn)定性惡化，不得不以降低功率密度為代價(jià)，使得提升功率密度的努力大打折扣；

上世紀(jì)90年代出現(xiàn)了扁平導(dǎo)線豎繞（edge-wound）技術(shù)，顯著地將線圈的散熱性能得到大幅提升，國(guó)際上先進(jìn)的電磁設(shè)備生產(chǎn)商（美國(guó)西屋，德國(guó)西門子、索華，日本日立、三菱……）都投入了大量的資源進(jìn)行開發(fā)；扁平導(dǎo)線豎繞線圈受工藝條件的限制，導(dǎo)線的寬厚比和線圈的轉(zhuǎn)角半徑嚴(yán)重制約了線圈的成型，目前行業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)的寬厚比受限于30:1之內(nèi)；

迄今為止，寬厚比和轉(zhuǎn)角半徑仍然是扁平導(dǎo)線豎繞線圈行業(yè)的技術(shù)門檻，本發(fā)明以非常簡(jiǎn)單的方法，實(shí)現(xiàn)了超大寬厚比和超小轉(zhuǎn)角半徑線圈的加工制作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所涉及的超扁導(dǎo)線豎繞線圈成型方法的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)在于：顛覆了傳統(tǒng)線圈采用（圓形截面、方形截面、矩形截面）絕緣導(dǎo)線繞制線圈的工藝，而是按照線圈性能最優(yōu)化的要求先用導(dǎo)體制作超扁導(dǎo)線線圈再在超扁導(dǎo)線的表面加工絕緣層；

因?yàn)榫€圈制作時(shí)不再受絕緣漆和導(dǎo)線截面形狀的限制，完全可以實(shí)現(xiàn)線圈性能最優(yōu)化：寬厚比不受限制——寬厚比可以任意大（數(shù)百、上千甚至上萬比一）；轉(zhuǎn)角半徑不受限制——直角也可以實(shí)現(xiàn)；異形——任意形狀的線圈；厚度可變——每層導(dǎo)線的厚度可以不相同；

超扁導(dǎo)線豎繞線圈可以采用激光旋切、電火花放電旋切、刀具旋切、模壓、電鍍、物理氣相沉積（pvd）、化學(xué)氣相沉積（cvd）、軋制、澆筑、3d打印、焊接等工藝中的一種或兩種以上工藝組合來實(shí)現(xiàn)；其中模壓工藝因工藝成本低、生產(chǎn)速度快、材料利用率高等特點(diǎn)，成為規(guī)?；a(chǎn)的首選工藝；

采用超扁導(dǎo)線豎繞線圈替代傳統(tǒng)線圈時(shí)，超扁導(dǎo)線豎繞線圈的層數(shù)等于或大于原線圈的匝數(shù)，從而保證每匝超扁導(dǎo)線的內(nèi)側(cè)與鐵芯絕緣接觸，外側(cè)直接暴露在散熱流體（空氣或?qū)嵋后w）中，實(shí)現(xiàn)了散熱性能最優(yōu)化，保證設(shè)備的熱穩(wěn)定性達(dá)到最佳；

超扁導(dǎo)線豎繞線圈的應(yīng)用將電機(jī)的槽滿率或變壓器的窗口利用率最大化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)散熱性能最優(yōu)化，有效提升設(shè)備的功率密度和熱穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1：扁導(dǎo)線豎繞線圈實(shí)物圖

w/t——導(dǎo)線的寬厚比；

r——豎繞線圈的內(nèi)轉(zhuǎn)角半徑；

圖2：寬厚比達(dá)120:1的超扁導(dǎo)線豎繞線圈實(shí)物圖

圖3：?jiǎn)喂?jié)距徑向磁通旋轉(zhuǎn)電機(jī)線圈槽滿率示意圖

1——轉(zhuǎn)子；

2——定子；

3——超扁導(dǎo)線豎繞線圈；

4——傳統(tǒng)豎繞線圈存在的槽滿率空區(qū)；

5——塔型超扁導(dǎo)線豎繞線圈；

5-1——線圈的內(nèi)側(cè)與鐵芯（絕緣）接觸；

5-2——線圈的外側(cè)直接暴露在散熱流體中；

圖4：徑向磁通單節(jié)距旋轉(zhuǎn)電機(jī)變厚度線圈示意圖

線圈每層導(dǎo)線的寬度不同，為保證截面積不變，導(dǎo)線的厚度必須做相應(yīng)的變化；

圖5：傳統(tǒng)電力變壓器結(jié)構(gòu)示意圖

位于線圈內(nèi)部的導(dǎo)線因散熱條件不好，存在嚴(yán)重的熱島效應(yīng)，成為設(shè)備熱穩(wěn)定性的技術(shù)薄弱點(diǎn)；

圖6：采用超扁導(dǎo)線豎繞線圈的電力變壓器結(jié)構(gòu)示意圖

6——超扁導(dǎo)線豎繞線圈；

6-1——線圈的內(nèi)側(cè)與鐵芯絕緣接觸；

6-2——線圈的外側(cè)直接暴露在散熱流體中。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明所涉及的超扁導(dǎo)線豎繞線圈成型方法的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)在于：顛覆了傳統(tǒng)線圈采用絕緣導(dǎo)線繞制線圈的工藝，而是按照線圈性能最優(yōu)化的要求先用金屬導(dǎo)體制作線圈再在線圈導(dǎo)體的表面加工絕緣層；因?yàn)榫€圈制作時(shí)不再受絕緣漆和已成型的導(dǎo)線的限制，完全可以實(shí)現(xiàn)線圈性能最優(yōu)化：寬厚比不受限制——寬厚比可以任意大（數(shù)百、上千甚至上萬比一）；轉(zhuǎn)角半徑不受限制——直角也可以實(shí)現(xiàn)；異形——任意形狀的線圈；厚度可變——每層導(dǎo)線的厚度可以不相同。

技術(shù)研發(fā)人員：王勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：王勇
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.08
技術(shù)公布日：2017.09.15