电机转子套筒制造技术

本发明专利技术提供了一种电机转子套筒，该用于电机（28）的转子（29）的转子套筒（46）包括：包括具有第一弹性模量的第一材料的卷绕长丝（56）内层（52）；以及卷绕在该内层（52）周围的卷绕长丝（60）外层（54），该外层（54）包括具有高于第一模量的第二弹性模量的第二材料。量的第二弹性模量的第二材料。量的第二弹性模量的第二材料。

【技术实现步骤摘要】
电机转子套筒
[0001]本公开涉及一种用于电机的转子套筒。本公开还涉及具有转子套筒的机器，以及具有电机的混合电动推进系统和飞行器。
[0002]永磁电机是已知的，其中提供包括一个或多个永磁体的转子以相对于包括电绕组的定子旋转。
[0003]通常，转子包括磁体结合到其上的径向内部转子芯/轴。鉴于通常使用的不相容材料以及用于径向向外驱动磁体的高离心力，将永磁体牢固地附连到内芯是困难的。鉴于此类机器遇到的大转子直径和较高旋转速度，此类离心力在高功率电机的情况下可能特别高。
[0004]该问题对于飞行器上使用的电机而言特别严重。此类机器必须具有高功率密度，并且因此必须高速旋转。另外，除机器本身失效时固有的安全问题之外，一个或多个永磁体的释放可表示由于高速碎屑而产生的严重安全问题。
[0005]常规地，此类机器包括转子套筒(也称为转子“绑带”)，该转子套筒围绕转子以容纳永磁体。该绑带必须位于转子和定子之间的气隙中。因此，在安装这种绑带的情况下，转子和定子之间的距离增大，从而导致机器功率密度减小。因此，希望减小该转子绑带的厚度。也可能遇到现有技术绑带系统的其他问题，诸如成本、安装困难、重量和强度。
[0006]根据第一方面，提供了一种用于电机的转子的转子套筒，该转子套筒包括：
[0007]包括具有第一弹性模量的第一材料的卷绕长丝内层；以及
[0008]卷绕在该内层周围的卷绕长丝外层，该外层包括具有高于该第一模量的第二弹性模量的第二材料。
[0009]已经发现的是，通过提供具有低弹性模量的卷绕长丝内层，可以提供强转子套筒，该强转子套筒在使用中抵抗离心力，从而提供对转子的有效约束。
[0010]卷绕长丝内层和/或外层可包括预加应力的长丝。
[0011]卷绕长丝外层可被预加应力至大于1000MPa的应力，并且可被加应力至介于500MPA和1500MPA之间的应力。
[0012]卷绕长丝内层和/或外层可设置在基质材料诸如环氧树脂、氰酸酯或酚醛树脂内。
[0013]卷绕长丝内层可包括玻璃纤维(例如，E
‑
玻璃或S
‑
玻璃)、芳族聚酰胺、PBO、尼龙或Dyneema中的任一种，或这些材料中的一种或多种的混合物。
[0014]当安装时，该内层可相对于电机转子的旋转轴线具有介于
±
30
°
和
±
60
°
之间，并且优选地大约
±
45
°
的交织的铺层角。
[0015]该内层可具有介于0.1mm和1mm之间的径向厚度，并且能够具有大约0.5mm的径向厚度。
[0016]该外层可包含碳纤维或陶瓷纤维。
[0017]当安装时，该外层可相对于电机转子的旋转轴线具有大约90
°
的铺层角。
[0018]根据第二方面，提供了一种制造电机的带套筒的转子的方法，该方法包括：
[0019]提供转子；
[0020]提供套筒，该套筒包括第一卷绕长丝层和第二卷绕长丝层，该第一卷绕长丝层包
括具有第一弹性模量的第一材料，该第二卷绕长丝层围绕该第一层的外径卷绕并且包括具有高于第一模量的第二弹性模量的第二材料；以及
[0021]在转子的外径上滑动该套筒。
[0022]该转子可包括一个或多个永磁体，并且该套筒可在外径上在一个或多个永磁体上滑动。
[0023]该方法可包括在第一步骤中，围绕芯轴卷绕长丝内层和外层，然后固化长丝以形成复合环。
[0024]该方法可包括在第一步骤之后的第二步骤中，在锥形应力装置上方推动固化环以增大环的内径并在环上产生预应力，以及在转子的外径上方滑动套筒。
[0025]根据第三方面，提供了一种电机，该电机包括配有根据第一方面的套筒的转子。
[0026]该电机可被配置为作为发电机和马达中的一者或两者来运行。
[0027]该电机可包括永磁电机，该永磁电机包括设置在转子的外径处的一个或多个表面永磁体。
[0028]根据第四方面，提供了一种飞行器推进系统，其包括根据第三方面的电机。
[0029]本领域的技术人员将理解，除非相互排斥，否则关于任何一个上述方面描述的特征如作适当变动，可以应用于任何其他方面。此外，除非相互排斥，否则本文中描述的任何特征可以应用于任何方面以及/或者与本文中描述的任何其他特征组合。
[0030]现在将参考附图仅以举例的方式来描述实施方案，其中：
[0031]图1是包括并行混合推进系统的第一飞行器的平面图；
[0032]图2是用于图1的飞行器的并行混合推进系统的示意图；
[0033]图3是适用于图2的推进系统的电机的示意性剖视图；
[0034]图4是图3的电机的转子套筒的剖视图；
[0035]图5是沿图4的线A
‑
A截取的剖视图；
[0036]图6是示出图4的转子套筒的厚度方向(ply direction)的示意图；
[0037]图7是示出制造图3的电机转子的方法的流程图；并且
[0038]图8是用于执行图7的方法的组装装置的横截面侧视图。
[0039]参考图1，示出了飞行器1。该飞行器具有常规构型，具有机身2、翼部3、尾部4和一对推进系统5。推进系统5中的一个在图2中详细示出。
[0040]图2示意性地示出了推进系统5。该推进系统5包括气体涡轮引擎10形式的内燃机。气体涡轮引擎10以轴流式串联包括风扇/螺旋桨12形式的推进器、压缩机14、燃烧设备16以及高压涡轮18和低压涡轮20。
[0041]气体涡轮引擎10以常规方式工作，使得空气被风扇12加速以产生两股气流：进入压缩机14的第一核心气流和绕过压缩机14以提供推进推力的第二气流。核心空气流过压缩该核心空气的压缩机14，然后将该空气递送到燃烧设备16，在该燃烧设备中该核心空气与燃料混合并且该混合物燃烧。然后，所得的热燃烧产物在通过喷嘴排出之前通过涡轮机18、20膨胀，从而驱动涡轮机以提供额外的推进推力。高压涡轮18和低压涡轮18、20分别通过合适的互连轴22、24驱动压缩机14和风扇12。
[0042]本公开可应用的其他气体涡轮引擎可具有另选构型。以举例的方式，此类引擎可具有另选数量的互连轴(例如，三个)和/或另选数量的压缩机和/或涡轮。另外，该引擎可包
括设置在从涡轮到压缩机和/或风扇的驱动系中的齿轮箱。
[0043]推进系统5还包括一个或多个电机。具体地讲，系统5包括电动马达28。马达28是诸如永磁电机的常规类型，并且被配置为驱动推进器，诸如风扇12。在本实施方案中，马达28经由低压轴24联接到风扇12。在该实施方案中，电动马达28为“芯轴安装的”类型，其中马达28的转子29直接安装到低压轴24的表面上，并且被设置在转子29的径向外侧的定子50围绕。定子包括电绕组(未示出)，该电绕组可通电以产生旋转磁场。该旋转磁场与转子29本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电机的转子的转子套筒，所述转子套筒包括：包括具有第一弹性模量的第一材料的卷绕长丝内层；和卷绕在所述内层周围的卷绕长丝外层，所述外层包括具有高于所述第一模量的第二弹性模量的第二材料。2.根据权利要求1所述的转子套筒，其中所述卷绕长丝内层和/或外层包括预加应力的长丝。3.根据权利要求1所述的转子套筒，其中所述卷绕长丝外层被预加应力至大于1000MPa的应力，并且可被加应力至介于500MPA和1500MPA之间的应力。4.根据权利要求1所述的转子套筒，其中所述卷绕长丝内层和/或外层设置在基质材料诸如环氧树脂、氰酸酯或酚醛树脂内。5.根据权利要求1所述的转子套筒，其中所述卷绕长丝内层包括玻璃纤维、芳族聚酰胺、PBO、E
‑
玻璃、S
‑
玻璃、尼龙或Dynema中的任一种，或这些材料中的一种或多种的混合物。6.根据权利要求1所述的转子套筒，其中当安装时，所述内层相对于所述电机转子的旋转轴线具有大约+45
°
和
‑
45
°
的交替铺层角。7.根据权利要求1所述的转子套筒，其中所述内层具有介于0.1mm和1mm之间的径向厚度，并且能够具有大约0.5mm的径向厚度。8.根据权利要求1所述的转子套筒，其中所述外层包括碳纤维或陶瓷纤维。9.根据权利要求1所述的转子套筒，其中当安...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：罗尔斯，
类型：发明
国别省市：