冷却起动机发电机定子的方法技术

本发明专利技术公开了冷却起动机发电机定子的方法。一种用于发电机定子的外壳，具有穿过所述外壳并且与沿圆周方向延伸、横跨所述外壳的内孔的通道连通的端口。所述通道沿着第一距离延伸一深度。所述外壳的内孔具有半径。所述深度与所述半径的比率在0.018与0.035之间。另外，发电机包括基本的冷却结构，同时还公开了组装所述发电机的方法。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及一种在定子外壳与定子芯之间提供冷却油流动路径的壳体结构。
技术介绍
发电机包括被驱动旋转的转子，并携带与定子中的磁性特征相邻的磁性特征。转子相邻于定子的相对旋转产生电功率。该电功率被用于各种用途。发电机的一个典型的应用是飞行器辅助动力装置(APU)。APU通常配置有更小型的燃气涡轮发动机，该发动机在完全启动飞行器上的主燃气涡轮发动机之前使用。此APU 上的涡轮启动后，驱动转子产生电流，在启动所述飞行器上的主燃气涡轮发动机之前由飞行器使用。所述APU中的发电机需要冷却，特别是在定子外壳和定子芯之间的冷却，以便冷却定子线圈和定子芯。在已知的APU中，所述外壳和定子芯之间设置复合换热器，其包括形成在所述外壳中的多个通道。所述外壳一般由热膨胀系数比定子芯高的材料制成。所述APU遭受极端温度变化。例如，所述APU—般在地面上操作，并且能达到高温。在这个操作点，冷却特别重要。相反地，当飞行器在巡航高度时，所述APU —般不操作。所述APU —般被设置在所述飞行器未加压的尾部锥体舱里。在飞行的巡航阶段中，飞行器的这尾部锥体舱位置此时一般处于极端低的温度。所述外壳和定子芯之间的不同热膨胀率导致所述外壳和定子芯的变化尺寸，以及在两者之间界面处的变化尺寸。这导致了由定子外壳对定子芯产生压缩应力，从而导致所述外壳的使用寿命降低。另外，对于更多的电动飞行器，可能要求所述APU 在飞行的巡航阶段启动。在这种情况下，在所述定子芯上的压缩负载会导致所述定子芯的电性能降低。现有的冷却通道由于这不同膨胀率，引发关注。
技术实现思路
发电机定子具有外壳。端口延伸穿过所述外壳，并且连通沿圆周方向延伸、横跨所述外壳的内孔的通道。通道沿着第一距离延伸一深度。外壳的内孔具有半径。所述深度与半径的比率在0. 018与0. 035之间。另外，发电机包括基本的冷却结构，并公开和请求保护装配发电机的方法。本专利技术的这些和其它特征能通过以下的说明和附图能得到最好的理解，如下是它们简要的描述。附图说明图1示出发电机的示意性截面图。图2是从图1成90°所取的截面图。图3是与图1类似的视图，但是显示了尺寸。图4示出一个替代实施例。图5是所述替代实施例的流动示意图。 具体实施例方式图1示出了被结合到APU15中的发电机20。已知APU产生的功率来源于旋转源， 例如小型燃气涡轮发动机11，其驱动转子22。转子22带有线圈，线圈在定子芯观中相邻于定子导体27(见图2)被驱动旋转。功率从定子芯观流到该功率的用户13。所述“用户” 13通常是飞行器上的各种电必需件。此外，用户13可以提供功率源去启动主燃气涡轮发动机10。如图所示，定子芯观被套筒沈包围。套筒通常压力配合或压配合到所述定子芯 28上。结合的定子芯观和套筒沈然后被插入到外壳M的孔中。外壳M通常由热膨胀系数比所述套筒沈或者定子芯观高的的材料制成。仅在一个实例中，定子外壳M可由镁或者铝材料制成。在这样一个应用中，套筒沈可以是钢制成的，而定子芯由磁性物质制成，例如Hiperco50 (镍钴合金)。Hiperco50 可以从 ffyomissing,PA的Carpenter Technology公司获得。当然，任何数量的其他材料都可以使用。然而，通常真实的是定子外壳拥有比套筒沈和定子芯28高得多的热膨胀系数。另外，如在图2的支架100处所示的，一些局部连接件可以将套筒沈与外壳M相连接。所述连接结构是已知的。油流供应端口 30延伸穿过所述外壳M，并进入单一冷却通道32中。所述单一冷却通道32围绕所述转子22的旋转轴线C沿圆周方向延伸。在操作所述APU15期间，在套筒沈的外周面200和外壳M的内周面201之间有间隙。该间隙允许流体从单一通道32沿所述套筒沈的整个轴向长度流动。可以理解的是，当APU15操作时，外壳M的膨胀率将比套筒沈的大，那么，上述间隙将存在。另一方面，当APU关闭时，并且所述系统处于飞行高度、极端低温时，外壳M会比套筒沈收缩更大的程度，并且可能实际上接触套筒。然而，此时，冷却剂无需流动。图3示出了 APU15中的尺寸细节。如图所示，外壳M具有外半径Rl和内半径R2。 内半径R2至所述表面201。套筒沈具有外半径R3，也至表面200。在一个实施例中，Rl是 3. 165 英寸(8. 04cm)、R2 是 2· 85 英寸 O. 24cm)以及 R3 是 2. 835 英寸 O. 2cm)。通道 32 的长度Ll被限定，并且定子芯和套筒沈的总轴向长度的长度L2也被限定。在一个实施例中，L2是3. 83英寸(9. 73cm)，Ll是1. 01英寸(2. 56cm)。在实施例中，Ll与L2的比率在 0. 13与0. 39之间。Ll与R2的比率在0. 175与0. 52之间。在实施例中，R3与R2的比率在0.991与0.997之间。也如图所示，通道32的深度定义为dl。在一个实施例中，dl是 0.065英寸(0.165cm)。此外，在该实施例中，当处于107C的操作热油温度时，表面200与 201之间的间距或者间隙为d2。在一个实施例中，d2是0.005英寸(0.0127cm)。在实施例中，dl与d2的比率在10与20之间。在另外的实施例中，dl与R2的比率在0. 18与0. 035之间。对于这个实施例，如果套筒沈在外壳M的内孔中被偏心地安装，它能够影响冷却性能。希望的是套筒沈被无偏心地置于中心。如果有偏心率，就需要限制装置 (restriction)更接近端口 30，从而在远离所述端口 30的区域具有更多的非限制流。然而， 再次的，希望所述套筒被置于中心。图4示出了套筒50的实施例，其中，在扩大部分M之间具有附加的通路52。如图5所示，对于该替代实施例，冷却剂能够流入端口 30，进入通道32，然后进入通道或者通路52，从而便于所述流通过所述套筒的整个表面区域。这个实施例允许在整个护铁区域上的均勻流分布。另外，在APU的冷却操作期间，当套筒外径可能接近接触外壳的内径时，套筒中这些通道允许适当的油流分布，因此减少流过护铁区域的冷状况压力降低。在实施例中，这些通道52可具有圆周方向的宽度d3以及深度d4。在一个实施例中，d3是0.02英寸(0.051cm)，并且d4也是0.02英寸(0.051cm)。在实施例中，希望d3与 d4的比率在0.4与2之间。在装配发电机的方法中，步骤包括将定子芯插入到套筒中，并且将结合的定子芯和套筒插入到孔和外壳中。外壳包括由具有相对高热膨胀系数的材料制成的外壳体，并且定子芯和套筒由具有较低热膨胀系数的材料制成。端口连通沿圆周方向延伸、横跨所述外壳的内孔的通道，内孔限定了中心轴线。通道延伸径向深度，并且所述外壳的内孔具有半径。深度与半径的比率在0.018与0.035之间。定子芯和套筒被安装在外壳内，从而在环境温度下，在套筒的外周面和外壳的内孔之间保持间隙。进一步的，一些机械的连接，如支架100，可以将结合的定子芯和套筒固定在外壳内。尽管本专利技术的实施例已经被公开，但本领域普通技术人员会认识到在本专利技术的范围内可做一定的改进。基于上述原因，应该研究下述权利要求来确定本专利技术的真实范围和内容。权利要求1.一种用于发电机定子的外壳，包括具有端口的外壳，该端口延伸穿过所述外壳，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·帕尔，
申请(专利权)人：哈米尔顿森德斯特兰德公司，
类型：发明
国别省市：