配备有用于级联电压定子模块化的电流分离件的高压电机制造技术

本发明专利技术涉及配备有用于级联电压定子模块化的电流分离件的高压电机，具体地，提供了高压电机和功率分配系统，其包括这样的电机中的一个或多个。在一个方面，高压电机包括定子、转子以及包围定子和转子的至少部分的壳体。定子模块化成级联电压定子模块。定子模块通过模块间分离件而彼此电流地隔离。至少一个模块间分离件定位于每个邻近的一对定子模块之间。定子模块还通过壳体分离件而与壳体电流地隔离。壳体分离件定位于定子模块与壳体之间。每个定子模块具有仅缠绕于其相关联的定子模块内的相关联的成组的绕组。关联的成组的绕组。关联的成组的绕组。

【技术实现步骤摘要】
配备有用于级联电压定子模块化的电流分离件的高压电机


[0001]本主题大体上涉及高压电机。

技术介绍

[0002]电功率系统(诸如，在飞行器功率分配系统中找到的那些电功率系统)采用用于生成用于给飞行器的系统和子系统提供功率的电力的功率生成系统或功率源，诸如，发电机。由于电力通过输电缆线以将功率从功率源递送到电气负载，因而可控功率转换器确保递送到电气负载的功率满足针对负载或分配系统的所设计的功率标准。
[0003]混合电力推进系统将高压电功率从发动机转移到位于飞行器上的远程位置。在某个飞行器上，传输缆线可例如从安装到机翼的发动机的电力发电机到飞行器的尾端跨越超过50米的距离。这样的缆线的重量可为相当大的。为了减轻这样的缆线的重量并且结果减轻飞行器的重量，可采用高压缆线。虽然使用高压缆线可减轻传输缆线的重量，但定位于飞行器机载上的高压电机可能特别地在比40000 ft更高的海拔处受制于局部放电起始电压(partial discharge inception voltage)问题。为了防止局部放电问题，要求额外的绝缘，这给这样的航空电机增加复杂性和重量。
[0004]因此，解决上文中所指出的挑战中的一个或多个的电机和功率分配系统将是有用的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可成描述中为显而易见的，或可通过实践本专利技术而了解。
[0006]在一个方面，提供了一种电机。电机包括具有定子模块的定子。电机还包括包围定子的至少部分的壳体。电机进一步包括使壳体与定子模块电流地隔离的壳体分离件(separator)。另外，电机包括使定子模块彼此电流地隔离的模块间分离件。
[0007]在另一方面，提供了一种功率分配系统。功率分配系统包括可操作成承载高压电功率的高压功率总线。功率分配系统还包括与高压功率总线电耦合并且可操作成划分(segment)高压电功率的功率转换器。另外，功率分配系统包括电机。电机包括具有定子模块的定子和包围定子的至少部分的壳体。而且，电机包括使壳体与定子模块电流地隔离的壳体分离件和使定子模块彼此电流地隔离的模块间分离件。定子模块中的每个与功率转换器中的相应的一个电耦合，并且其中，定子模块中的每个接收经划分的高压电功率的部分。
[0008]在另一示例性方面，提供了一种飞行器。飞行器包括可操作成承载高压电功率的高压功率总线。飞行器还包括与高压功率总线电耦合并且可操作成划分高压电功率的功率转换器。另外，飞行器包括电机。电机包括具有定子模块的定子和包围定子的至少部分的壳体。而且，电机包括使壳体与定子模块电流地隔离的壳体分离件和使定子模块彼此电流地隔离的模块间分离件。定子模块中的每个与功率转换器中的相应的一个电耦合，并且其中，定子模块中的每个接收经划分的高压电功率的部分，并且，定子模块中的每个相对于其它
定子模块处于独立电压。
[0009]参考以下描述和所附权利要求书，本专利技术的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并构成其部分的附图图示了本专利技术的实施例，并与描述一起用来解释本专利技术的原理。
附图说明
[0010]在参考附图的说明书中阐述了本专利技术(包括其最佳模式)的针对本领域普通技术人员的完整且能够实现的公开，在附图中：图1提供如可将本主题的各种实施例并入的示例性飞行器的示意性顶视图；图2提供图1的飞行器的左舷侧视图；图3提供图1和图2的飞行器的功率分配系统的示意图；图4提供用于图1和图2的飞行器的备选功率分配系统的示意图；图5提供根据本主题的一个示例性实施例的示例性电机的示意性横截面视图；图6提供图5的电机的定子和其它构件的轴向横截面视图；图7提供用于图6的定子的定子模块中的两个的示例性绕组构造的示意图；图8提供根据本主题的一个示例性实施例的轴向通量电机的示意性横截面视图；图9提供图8的电机的第一定子的示意性横截面视图；以及图10提供图9中所描绘的第一定子的透视图。
具体实施方式
[0011]现在将详细地参考本专利技术的目前的实施例，在附图中图示本专利技术的一个或多个示例。详述使用数字标示和字母标示来指代附图中的特征。附图和描述中的相同或类似的标示已用于指代本专利技术的相同或类似的部分。如本文中所使用的，用语“第一”、“第二”以及“第三”可以可互换地用于将构件彼此区分开，并且不旨在表明个别的构件的位置或重要性。如本文中所使用的，“高压”意味着1 kV或更大。而且，如本文中所使用的，“电耦合”意味着直接地或间接地电连接。
[0012]本公开的方面涉及高压旋转电机和功率分配系统，功率分配系统包括这样的高压旋转电机中的一个或多个。在一个方面，提供了一种高压电机。该电机对于大于1 kV的直流(DC)可为额定的。该电机包括定子、转子以及包围定子和转子的至少部分的壳体。转子可与轴联接。轴和转子可围绕旋转轴线旋转。定子相对于转子固定。例如，电机可为径向通量电机(radial flux electric machine)或轴向通量电机。而且，电机可为电动马达、电动发电机或组合马达/发电机。
[0013]值得注意的是，定子模块化成级联(cascaded)电压定子模块。定子模块通过模块间分离件而与彼此电流地隔离。至少一个模块间分离件定位于定子模块的每个邻近对之间。因而，定子模块相对于彼此电流地隔离。定子模块的电流隔离防止定子模块之间的电流流动；不容许直接传导路径，但仍然可通过诸如旋转电磁场之类的其它手段而在定子模块之间交换能量。定子模块还通过壳体分离件而与壳体电流地隔离。例如，出于安全性原因，壳体可处于或几乎处于接地电位。例如，传输线路或缆线可在一端处连接到壳体，并且在其另一端处连接到与电机相关联的功率转换器的接地点。作为一个示例，传输缆线的防护外
层(armor)可在一端处电连接到壳体，并且在其另一端处电连接到接地点。作为另一示例，传输缆线的绞合式接地线可在一端处电连接到壳体，并且在其另一端处电连接到接地点。壳体分离件定位于定子模块与壳体之间。以此方式，定子模块与壳体电流地隔离。此外，每个定子模块具有仅缠绕于其相关联的定子模块内的相关联的成组的绕组。
[0014]与定子模块相关联的电流隔离和绕组构造允许定子模块“浮动”于独立的不同电压，而不对电机的性能造成负面影响。由于定子模块浮动于不同的独立电压，因而针对每个定子模块的狭槽地面
‑
墙绝缘体仅需要支持模块电压。此外，由于每个级联电压定子模块具有跨过其的低压，因而尤其对于定位于可在高海拔(例如，高于40000英尺)处操作的飞行器上机载的高压电机，可实现许多优点和益处。例如，定子的级联电压模块化减小绕组与定子之间的电压，使得每个定子模块可低于局部放电起始电压(PDIV)。而且，狭槽填充系数(factor)可通过使用低压狭槽地面
‑
壁绝缘体(诸如，狭槽内衬(slot liners))而增大。另外，导体与定子铁之间的热障可由于更低的绝缘热阻而减少，从而相比于常规高压机器，使对高压电机间接地液体冷却更实际。而且，更多的冷却技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机，包括：定子，其具有定子模块；壳体，其包围所述定子的至少部分；壳体分离件，其使所述壳体与所述定子模块电流地隔离；以及模块间分离件，其使所述定子模块彼此电流地隔离。2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机限定轴向方向、径向方向以及周向方向，并且其中，对于每对邻近的定子模块，所述模块间分离件的模块间分离件定位于其间。3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述定子具有芯主体和从其沿着所述径向方向凸出的齿，所述定子的径向长度从所述芯主体的外表面沿着所述径向方向限定到所述齿中的一个的内端，并且其中，所述模块间分离件中的每个在其相应的邻近的定子模块之间延伸所述径向长度。4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述定子在第一端与第二端之间沿着所述轴向方向延伸，并且其中，所述模块间分离件中的每个从所述定子的所述第一端沿着所述轴向方向延伸到所述第二端。5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机限定轴向方向、径向方向以及周向方...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：