电机制造技术

一种电机，包括具有至少一个金属导体元件的导体结构，金属导体元件是由铝、铜和银中的至少一种制成的，金属导体元件具有单晶或圆柱晶体结构。导体结构可以由通过焊接或钎焊整体结合在一起以形成绕组的多个单独的平坦导体元件形成。金属导体元件可以从具有单晶或圆柱晶体结构的铝棒、铜棒或银棒切下。具有多个导体元件的薄片可以从棒切下，导体元件与薄片分离。离。离。

【技术实现步骤摘要】
电机


[0001]本公开涉及一种电机以及一种用于制造电机的导体结构的方法，该导体结构包含具有单晶或圆柱晶体结构的铜和/或银。

技术介绍

[0002]电动马达在许多
中使用。最近，电动马达作为内燃发动机的替代品用于机动车辆的推进，已经变得越来越重要。随着时间的推移，电动马达的功效和能量密度已经逐步地改善，因此进一步的改进变得越来越困难。试图增加电池驱动的电动车辆的行驶里程、试图提高发电机的效率、或试图实现电动马达或发电机的进一步小型化，已几乎达到公认的技术极限。
[0003]铜是在制造电动马达和其他电机中通常使用的原材料。基于包括对电子设备的需求不断增加的各种因素并且因为铜是在证券交易所交易的原材料，所以每公吨铜的价格波动很大。例如，价格在17年的时间内在大约1450美元/公吨和大约9900美元/公吨之间，总体呈上升的趋势。因此难以预测这种原材料的价格和可用性。除此之外，当前在永磁同步马达(PMSM)中需要稀土(比如钕等)。这些材料的价格和可用性也难以预测，尤其这些受制于执行采矿的国家的政治观。为了避免这些问题，也可替代地使用不需要永磁体的异步马达(ASM)，但具有较低的效率。
[0004]文件CN 108 631 459 B公开一种用于电动车辆的六相永磁轮毂电机。马达包含定子装置、转子装置、旋转轴、轴承、壳体、盖和位置传感器。定子装置的六相绕组具有集中式单层绕组结构，集中式单层绕组结构具有设置在中间的分离齿。转子总成具有内部永磁转子，并且碳纤维保护套围绕转子的外侧缠绕。定子绕组具有单晶铜线或银线，因此降低轮毂电机的定子损耗。
[0005]文件CN 209 170 084 U显示一种具有单晶石墨烯薄膜作为电导体的马达。马达具有磁场发生器，该磁场发生器至少包含定子和转子，其中定子形成空心接收空间，转子可旋转地设置在该空心接收空间中。定子和/或转子具有单晶石墨烯薄膜导体轨道以提供用于产生磁场的电路。马达可以是DC(直流)马达，其中转子具有电磁铁，该电磁铁是通过将单晶石墨烯薄膜的涂层作为导电带状导线涂覆在磁性材料上或通过将这样的薄膜围绕磁性材料进行缠绕来形成的，其中定子是永磁体。
[0006]文件CN 201 142 264 Y公开一种音频输出变压器，该音频输出变压器在每个阶段都具有铁芯和线圈组的线圈。在这种情况下，每个初级线圈都具有由单晶铜制成的绕线。因此应该减少分布电容和漏电感，改进低音与高音比，获得更大的带宽，以及获得更高的音频质量。
[0007]文件US 7 138 581 B2公开一种使用超导体的具有低电阻的导体。导体由多个基于REBa2Cu3O7‑
x
的块体超导体组成，RE2BaCuO5相分散在该块体超导体中，其中RE是包括Y(钇)的至少一种稀土元素。块体超导体具有平行于导体的纵向方向的纵向方向，块体超导体设置成两层或两层以上，并且通过普通导体电连接至无限电阻器。在77K，导体的表观电
阻率小于铜的电阻率。除其他事物之外，铜、银以及其合金可以用作为普通导体。
[0008]文件RU 2 663 025 C1公开一种用于制造具有定向和单晶结构的铸件的真空感应熔炼和铸造设备。这个设备具有带球形盖的熔化室、闸门室、块返回装置和冷却铜升降台。熔化室具有熔化坩埚、结晶器、真空系统、模具加热炉、用于模具的垂直移动机构、真空开闭器以及用于打开和关闭门的机构。冷却铜升降台具有用于冷却剂的流动的空腔。

技术实现思路

[0009]在根据本公开的一个或多个配置中，电机包括具有至少一个金属导体元件的导体结构，金属导体元件包含铜、铝和银中的至少一种，金属导体元件具有单晶或圆柱晶体结构。导体元件可以形成为绕线。导体结构可以包括多个整体结合的导体元件。导体结构可以包含形成为鼠笼式转子的转子笼的具有单晶晶体结构的单导体元件。单晶导体元件可以通过切割单晶体制成。在各种配置中，单晶导体元件可以与薄片分离，薄片与单晶体分离。
[0010]应该注意的是，在下面的描述中单独描述的特征和措施可以以任何技术上可行的方式彼此结合并且可以提供本专利技术的更多实施例。此外，描述特别地连同附图一起表征和详细说明本专利技术。
[0011]根据本公开的电机可以是电动马达，而且还可以是发电机或变压器。电动马达可以设计为异步马达，而且还可以设计为同步马达，特别是永磁同步马达。当然，在一些应用中电机还可以有时作为电动马达并且有时作为发电机运行。特别地，电动马达可以是用于车辆的驱动马达。车辆可以是陆地车辆，比如乘用车或重型货车、水船或比如飞机这样的航空器。
[0012]电机具有导体结构，该导体结构转而具有至少一个金属导体元件，该金属导体元件包含选自铝、铜和银中的至少一种金属。在这种背景下，术语“导体结构”总体上表示导电以及在这方面连贯的结构。在某些情况下，导体结构还可以由单导体元件组成，即导体元件可以形成导体结构。如果导体结构具有多个导体元件，则这些导体元件彼此导电连接。导体结构至少在某些部分可以是直的、弯曲的、分支的和/或环状闭合的。导体结构可以在一个平面上两维地延伸到一定程度或可以三维地构造。关于导体结构的几何形状的这些陈述还可以转移到单个导体元件。在电动马达或发电机的情况下，导体结构可以是转动部分(通常是转子)的一部分或是静止部分(定子)的一部分。
[0013]每个导体元件都包含选自铝、铜和银的至少一种金属。换句话说，导体元件包含铝、铜和/或银。铝、铜和/或银可以形成导体元件(在重量方面)的主要成分，即导体元件主要由(即在一定程度上，超过50wt.％，达到并且包括100％)铝、铜和/或银组成，其中对应的比例通常显著地高于50％，例如至少80％或至少90％。对于大多数应用，例如在比如重型货车或乘用车这样的道路车辆的情况下，导体元件主要是由铜和/或铝组成的。然而，对于某些应用，例如在航空器的情况下，而且还在特别高质量的道路车辆的情况下，在某些情况下银还可以形成主要成分。包含铝、铜和/或银的合金明显地也是可想到的。
[0014]根据要求保护的主题，至少一个导体元件具有单晶或圆柱晶体结构。换句话说，每个导体元件都可以由具有无晶界的连续定向晶体结构的单晶组成。如果导体元件仅由金属(以及由制造过程引起的可能可忽略不计的污染)组成，则提供连续、均匀的晶体结构。当然，在晶格中可能存在一些单独缺陷，然而，它们在这种背景下被称为“单晶”的结构中的量
是可忽略不计的。在合金的情况下，在整个导体元件中的晶格也是完全相同地定向，然而，晶格可以关于其组成具有局部差异。然而，在这里，与传统多晶结构相比，(实际上)不存在晶界或其它晶格缺陷。
[0015]可替代地，每个导体元件都可以具有圆柱晶体结构，即导体元件是由柱状晶体或圆柱状晶体(或微晶)构成。这些微晶具有细长的结构并且至少主要在一个方向上定向，即大部分微晶的取向与这个方向偏离例如小于20
°
。在这方面，圆柱晶体结构可以被称为部分或大部分是定向的，然而单晶晶体结构是完全定向的。为了制造单个导体元件和导体结构(如果具有多个导体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机，所述电机包含：具有至少一个金属导体元件的导体结构，所述金属导体元件是由选自铝、铜和银的至少一种金属形成的，所述至少一个导体元件具有单晶晶体结构或圆柱晶体结构。2.根据权利要求1所述的电机，其中所述至少一个金属导体元件包含绕线。3.根据权利要求1所述的电机，其中所述至少一个金属导体元件包含整体结合在一起的多个单独预制的导体元件。4.根据权利要求3所述的电机，其中所述导体结构包含具有多个线圈的绕组并且其中整体结合在一起的所述多个导体元件中的每一个都包括至多一个线圈。5.根据权利要求1所述的电机，其中所述电机包括鼠笼式转子，并且其中所述导体结构包含形成为所述鼠笼式转子的转子笼的具有单晶晶体结构的单个导体元件。6.根据权利要求1所述的电机，其中所述至少一个金属导体元件包含整体焊接在一起的多个导体元件。7.根据权利要求1所述的电机，其中所述单晶晶体结构或圆柱晶体结构是在所述导体元件的纵向方向上定向的。8.根据权利要求1所述的电机，所述电机进一步地包含具有由铁合金形成的定子铁芯的定子，其中所述导体结构和所述至少一个导体元件包含围绕所述定子铁芯的至少一部分缠绕的铜线绕组，并且其中所述单晶晶体结构或圆柱晶体结构在所述铜线绕组的纵向方向上定向。9.根据权利要求1所述的电机，其中所述导体结构包含由单独导体元件形成的绕组，所述绕组具有多个连续的线圈，每个所述线圈都包括对应于两个单独导体元件的两个线圈元件，其中每个所述线圈元件都受限于一个线圈并且不与自身重叠...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉斐尔，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：