固定圈制造技术

本发明专利技术涉及固定圈（4），该固定圈为高速电机的转子组件（1）提供外部增强。转子组件（1）包括多个沿圆周间隔开的永磁体组件（2）。固定圈（4）安装在转子组件（1）周围并且在径向方向上向永磁体组件（2）施加预负载。固定圈（4）具有多个空隙（6），空隙（6）的大小和形状被确定为给固定圈提供在径向方向上的渐进弹簧刚度。空隙（6）在固定圈（4）被安装之前是开着的，并且在安装过程期间在径向方向上偏转固定圈使得空隙（6）闭合并且固定圈变得基本实心。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固定圈，尤其涉及要被安装在电机（例如电动机或发电机）的转子组件周围的圈。该固定圈通常将被用作绕转子组件沿圆周间隔开的永磁体组件的增强。
技术介绍
US574487（Itoh）公开了一种永磁转子中安装在永磁体上具有至少一个凹槽的罩。
技术实现思路
本专利技术提供了一种要被安装在电机的转子组件周围的固定圈，该固定圈具有形成在其中的多个空隙。该固定圈可以具有渐进的径向弹簧刚度。更特别地，固定圈中的空隙的大小和形状可以被确定为提供径向弹簧刚度，该刚度随着固定圈径向向外地偏转以闭合空隙而增加。该空隙可以具有弧形形状并且在固定圈内沿圆周延伸。容易理解，空隙不打算是如在US574487（Itoh）中公开的用于减小涡流的那些的凹槽或缝，而是形成在固定圈的主体内并且基本上被圈材料封闭，尤其是在固定圈的径向内外表面处被圈材料封闭。空隙的径向宽度通常将与固定圈需要承受的卸载量成比例并且这可以由电机的工作温度范围定义。每个空隙的沿圆周端部可以被成形为包括应力释放特征。空隙可以沿固定圈的基本整个轴向宽度延伸，并且可以在固定圈的轴向边缘处开着或闭合，其中所述宽度通常将参考转子组件的设计要求来选择。在将其安装在转子组件周围之前，固定圈将优选地具有低的径向弹簧刚度，使得它可以被容易地定位在转子组件的轴向端部上方。当固定圈被安装时，其将径向向外偏转，这使得空隙闭合，从而固定圈变得基本实心并且径向弹簧刚度增大。这增加了固定圈的径向弹簧刚度并且向永磁体组件施加预负载（或反应负载）。固定圈将优选地仅在空隙被闭合或基本闭合时变得在径向方向上完全为刚性的。固定圈施加的预负载的幅度优选地大于永磁体组件在电机操作期间将经受的最大径向感应负载。在一种布置中，固定圈可以包括用于每个转子极或永磁体组件的至少一个空隙。空隙可以被定位成使得固定圈具有均匀的应力分布以避免应力破裂。在一种布置中，空隙可以以基本对称的方式围绕固定圈沿圆周间隔开。空隙可以是固定圈没有材料的区域（即空的空间）或者固定圈填充有适当的柔软、可压缩材料，诸如像硅橡胶、丁基橡胶或聚氨酯的聚合物的区域。填充物材料的选择可以取决于诸如电机的工作温度范围、预期爬坡速率和频率等的因素。如果空隙填充有填充物材料，那么将容易理解，当固定圈偏转以闭合空隙时填充物材料将被压缩。在这种情况下，即使固定圈被安装，空隙也不可能完全闭合。固定圈可以具有可加工（或牺牲性）的径向内层。该内层可以由与固定圈其余部分相同的材料形成，例如环氧树脂或酚醛树脂，或者它可以由结合或以其他方式固定到固定圈剩余部分的不同材料（例如铝）形成。固定圈可以由金属或复合材料制成。例如，固定圈可以由一层或多层复合材料，例如环氧树脂或酚醛树脂形成，在所述材料中嵌入金属网，诸如铜或铝网，碳纤维、玻璃纤维或其他高抗拉强度材料。电机的转子组件可以包括多个沿圆周间隔开的永磁体组件以及固定圈，如上所述，该固定圈围绕转子组件安装并且在径向方向上向永磁体组件施加预负载。永磁体组件可以使用紧固件、粘合剂或其他任何合适的手段被固定在转子组件上的适当位置。当安装到转子组件时，固定圈中的空隙优选是闭合或基本闭合的（例如在压缩任何填充物材料的情况下）。可以使用压具或其他合适的装置将固定圈从轴向端部安装在转子组件周围。固定圈的安装可以在室温下进行。在形成过程中使用的心轴可以用于在轴向挤压操作期间支撑固定圈。一旦固定圈处于适当位置，可以使用例如偏心夹钳（over-centre clamp）释放心轴。在一些情况下可以将一个以上的固定圈安装到转子组件。本专利技术提供了一种形成要安装在电机的转子组件周围的固定圈的方法，该方法包括步骤：靠着径向外心轴形成固定圈，所述固定圈具有形成在其中的多个空隙。更特别地，该固定圈可以使用常规的层叠过程来制成，其中例如使用消光的（matting）连续纤维和树脂来堆积复合材料的层。这种过程可以自动或人工进行。径向内心轴可以用于形成一结构以便于可加工的径向内层的注塑，尤其是在使用聚合物树脂的情况下。可以使用具有适当大小和形状的可移除的插入物来形成空隙。该方法还可以包括步骤：利用适当的柔软、可压缩材料，诸如像硅橡胶、丁基橡胶或聚氨酯的聚合物，填充空隙。这可以通过在已经形成固定圈之后向空隙中注入填充物材料来完成。该方法还可以包括步骤：加工固定圈的径向内表面。这可以在固定圈定位在心轴内时完成并且意味着固定圈可以被提供有对于永磁体组件的外表面直径的严格的内尺寸容限。实际上，固定圈的内表面直径将被加工成略小于永磁体组件的外表面直径，使得固定圈在轴向按压过程期间被偏转并且空隙闭合以提供预负载。附图说明图1是包括根据本专利技术的固定圈的转子组件的轴向图；图2是图1中示出的“细节A”的轴向图；图3是在其被安装到转子组件之前固定圈的一部分的轴向图，示出了处于开着状态的空隙。具体实施方式参考图1和图2，用于高速旋转电机，例如电动机或发电机，的转子组件1包括固定到其径向外表面的多个沿圆周间隔开的永磁体组件2。由复合材料制成的固定圈4被安装到永磁体组件2的周围以提供外部增强并且防止由于高离心负载对永磁体组件造成损害。固定圈4在径向方向上即朝着转子组件的中心向永磁体组件2施加要求的预负载（或反应负载）。固定圈4可以应对严格的制造容限并且不要求使用低温安装过程。空隙6还允许转子组件的外半径方面由于要容纳的磁体保持组件之间的轻微差异而造成的小变化。如图3所示，固定圈4包括多个沿圆周间隔开的空隙6，空隙6的大小和形状可以被确定为提供径向弹簧刚度，该刚度随着固定圈在安装过程期间被偏转而增加。每个空隙6与永磁体组件2沿圆周对准。在图3中，示出了在安装固定圈4之前（即处于其开着的配置）的空隙，并且空隙可选地可以填充有柔软的可压缩材料，诸如像硅橡胶、丁基橡胶或聚氨酯的聚合物。每个空隙6的沿圆周端部包括减小应力破裂的可能性的基本圆形的区域8a、8b。当空隙6开着时，固定圈4具有低的径向弹簧刚度。固定圈4被定位在转子组件1的轴向端部上方并且使用压具在轴向方向上被按压在由永磁体组件定义的径向外表面上。当安装固定圈4时，其在径向方向上向外偏转，这导致空隙6闭合，直到固定圈基本是实心的。固定圈4的径向内表面10可以在其被安装之前被加工以提供严格的内尺寸容限。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种要被安装在电机的转子组件周围的固定圈，该固定圈具有形成在其中的多个空隙。

【技术特征摘要】
2011.08.18 EP 11006750.11.一种要被安装在电机的转子组件周围的固定圈，该固定圈具有形成在其
中的多个空隙。
2.权利要求1的固定圈，具有渐进的径向弹簧刚度。
3.权利要求1或2的固定圈，其中空隙的大小和形状被确定为给固定圈提
供径向弹簧刚度，该刚度随着固定圈偏转以闭合空隙而增加。
4.权利要求1的固定圈，其中空隙是固定圈没有材料的区域。
5.权利要求1的固定圈，其中空隙是固定圈填充有可压缩材料的区域。
6.权利要求1的固定圈，具有可加工的径向内层。
7.权利要求1的固定圈，由金属或复合材料制成。
8...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯图尔特·伊恩·布拉德利，
申请(专利权)人：GE能源能量变换技术有限公司，
类型：发明
国别省市：