用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子組件的制作方法
【專利說(shuō)明】用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子組件
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)?jiān)?5 U.S.C.§119下要求于2013年9月6日提交的國(guó)際申請(qǐng)N0.PCT/US2013/058424的優(yōu)先權(quán)，該國(guó)際申請(qǐng)通過(guò)引用而完全結(jié)合于本申請(qǐng)中。
【背景技術(shù)】
[0002]將諸如電動(dòng)馬達(dá)和/或發(fā)電機(jī)之類的電機(jī)用于能量轉(zhuǎn)換。在飛機(jī)工業(yè)中，見(jiàn)到具有馬達(dá)和發(fā)電機(jī)模式結(jié)合的電動(dòng)馬達(dá)是常見(jiàn)的，其中，將處于馬達(dá)模式中的電機(jī)用于起動(dòng)航空器發(fā)動(dòng)機(jī)，并且根據(jù)該模式，所述電機(jī)也用作發(fā)電機(jī)，以便供應(yīng)電力至航空器系統(tǒng)。無(wú)論模式如何，該機(jī)器通常包括具有主要繞組的轉(zhuǎn)子，所述主要繞組被驅(qū)動(dòng)以由諸如機(jī)械機(jī)器或電機(jī)之類的旋轉(zhuǎn)源旋轉(zhuǎn)，對(duì)于一些飛機(jī)而言，該旋轉(zhuǎn)源可以是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]—種用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子組件，包括:非疊置結(jié)構(gòu)，其限定了具有至少部分地限定出繞組座的至少一個(gè)支柱(post)的芯部;纏繞在所述支柱周圍并具有被接收在繞組座內(nèi)的至少一部分的繞組;疊置結(jié)構(gòu);所述疊置結(jié)構(gòu)限定了蓋罩，所述蓋罩聯(lián)接至所述支柱并具有疊置在繞組上的一部分，以便與所述芯部共同限定出軸向延伸的繞組槽；以及冷卻劑通道，所述冷卻劑通道定位在所述芯部?jī)?nèi)并且鄰近所述繞組座。
【附圖說(shuō)明】
[0004]在附圖中:
圖1是能夠作為起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)工作并且具有根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子組件的電機(jī)的截面圖。
[0005]圖2是沿圖1的線2-2剖開(kāi)的圖1的轉(zhuǎn)子組件的局部透視截面圖。
[0006]圖3是圖2的轉(zhuǎn)子組件的標(biāo)為III的區(qū)域的放大部分。
[0007]圖4是來(lái)自圖2的轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)子芯部的透視圖。
[0008]圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子組件的局部截面圖。
[0009]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子組件的局部截面圖。
[0010]圖7是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子組件的局部截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]盡管本發(fā)明的實(shí)施方式可在利用同步電機(jī)或主機(jī)的任何環(huán)境中實(shí)施，但它的具體示例為發(fā)電機(jī)。該發(fā)電機(jī)當(dāng)前被設(shè)想成在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境中實(shí)施。作為選擇，本發(fā)明的實(shí)施方式可包括起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)并可提供渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)能力，其中，該起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)提供機(jī)械動(dòng)力以通過(guò)起動(dòng)方法來(lái)驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。對(duì)于所設(shè)想的發(fā)電機(jī)環(huán)境進(jìn)行的簡(jiǎn)短概要應(yīng)該有助于對(duì)其進(jìn)行更為充分的理解。
[0012]圖1示出了安裝在燃?xì)鉁u輪飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上或其內(nèi)部的電機(jī)組件10。該燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可以是通常用在現(xiàn)今商業(yè)和軍用航空中的諸如通用電氣GEnx或CF6系列發(fā)動(dòng)機(jī)之類的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)或者它可以是諸如渦輪螺旋槳飛機(jī)或渦輪軸之類的多種其它已知的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0013]電機(jī)組件10包括第一機(jī)器12和同步的第二機(jī)器18，該第一機(jī)器12具有勵(lì)磁器轉(zhuǎn)子14和勵(lì)磁器定子16，該同步的第二機(jī)器18具有主機(jī)轉(zhuǎn)子20和主機(jī)定子22。至少一個(gè)動(dòng)力連接件設(shè)置在電機(jī)組件10的外部上，以便往來(lái)于電機(jī)組件10傳遞電力。動(dòng)力通過(guò)示出為電力纜線30之類的該動(dòng)力連接件直接地或間接地傳送至電力負(fù)載并且可以從電機(jī)組件10提供具有參考地輸出的三相電。
[0014]電機(jī)組件10還包括可旋轉(zhuǎn)軸32，該可旋轉(zhuǎn)軸32機(jī)械地聯(lián)接至圍繞旋轉(zhuǎn)軸線34的軸向旋轉(zhuǎn)源，該軸向旋轉(zhuǎn)源可以是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。可旋轉(zhuǎn)軸32由間隔開(kāi)的軸承36支承。勵(lì)磁器轉(zhuǎn)子14和主機(jī)轉(zhuǎn)子20安裝于可旋轉(zhuǎn)軸32，用于相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)地固定在電機(jī)組件10內(nèi)的定子16、22旋轉(zhuǎn)。定子16、22可安裝于電機(jī)組件10的殼體部分的任何適當(dāng)?shù)牟糠??？尚D(zhuǎn)軸32構(gòu)造成使得來(lái)自運(yùn)轉(zhuǎn)中的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械力向該軸32提供旋轉(zhuǎn)。作為選擇，在起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的示例中，電機(jī)組件10的可旋轉(zhuǎn)軸32的旋轉(zhuǎn)在起動(dòng)模式期間提供了機(jī)械力，該機(jī)械力通過(guò)軸32傳遞，以便向渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)提供旋轉(zhuǎn)。
[0015]可旋轉(zhuǎn)軸32可還包括中央冷卻劑通道28，該中央冷卻劑通道28沿軸32的內(nèi)部軸向地延伸。該中央冷卻劑通道28使得諸如油或空氣之類的冷卻劑流經(jīng)可旋轉(zhuǎn)軸32的內(nèi)部。在所示實(shí)施方式中，第二機(jī)器18設(shè)置在電機(jī)組件10的后部中，并且第一機(jī)器12設(shè)置在電機(jī)組件10的前部中。可設(shè)想出第一機(jī)器12和第二機(jī)器18的其它位置。
[0016]圖2示出了主機(jī)轉(zhuǎn)子組件40的透視圖，其中，截掉了該組件40的軸向前端的至少一部分。轉(zhuǎn)子組件40被示出成包括具有至少一個(gè)支柱44的芯部42，所述至少一個(gè)支柱44從該芯部42徑向延伸，可彼此電絕緣的轉(zhuǎn)子繞組46可纏繞在所述至少一個(gè)支柱44的周圍以限定用于該組件40的電極(pole)48。如所示，轉(zhuǎn)子組件40的四個(gè)電極48中的每一個(gè)包括一個(gè)轉(zhuǎn)子繞組46，所述一個(gè)轉(zhuǎn)子繞組46軸向地纏繞在支柱44的周圍以限定出轉(zhuǎn)子繞組組50。例如，該芯部42可由非疊置的或非疊層的、實(shí)心的或整體式的本體材料模制而成、形成或鉆孔而成。芯部本體材料的一個(gè)這種示例可以是鋼。例如，可利用增材制造(add i t i vemanufactur i ng )來(lái)設(shè)想出芯部42的替代本體材料和結(jié)構(gòu)。
[0017]轉(zhuǎn)子組件40的每個(gè)電極48還包括蓋罩52。轉(zhuǎn)子組件40還包括附加徑向元件54，所述附加徑向元件54圍繞該組件40徑向地間隔開(kāi)，鄰近于多個(gè)蓋罩52，并且與所述多個(gè)蓋罩52處于交替結(jié)構(gòu)中。每個(gè)蓋罩52至少部分地疊置在每個(gè)支柱44、電極48和轉(zhuǎn)子繞組組50上，并且通過(guò)徑向元件54與每個(gè)相鄰的蓋罩52間隔開(kāi)，使得芯部42的共同的蓋罩52、徑向元件54和支柱44至少部分地限定出用于接收轉(zhuǎn)子繞組46的軸向延伸的繞組槽56。
[0018]每個(gè)蓋罩52可由諸如鈷疊置件(laminat1ns)之類的多個(gè)疊置件形成或構(gòu)成。在該示例中，由于其高磁阻特性和電阻特性并且由此由于其使每個(gè)電極48的表面處的渦電流最小化的能力，因此，鈷疊置件可包括蓋罩52。鈷疊置件僅是用于構(gòu)建蓋罩52的材料的一種不例，并且可設(shè)想出一種或多種替代材料成分。將蓋罩52與芯部46相比，該蓋罩52與芯部42相比可以是電力傳導(dǎo)較弱的并且是熱傳導(dǎo)較弱的。
[0019]每個(gè)蓋罩52與芯部42的支柱44經(jīng)由蓋罩52與所述支柱44的互鎖而可拆卸地聯(lián)接。如所示，該互鎖包括蓋罩52上的突起58和支柱44上的凹處60，其中，蓋罩突起58和支柱凹處60均具有局部呈圓形的互補(bǔ)的截面，使得突起58被接收在支柱凹處60內(nèi)，以便將蓋罩52可拆卸地聯(lián)接至支柱44。作為選擇，可設(shè)想出這樣的實(shí)施方式，其中，所述互鎖元件是顛倒的，例如，支柱44上的突起58和蓋罩52上的凹處60。
[0020]芯部42還至少部分限定出位于支柱44上的內(nèi)部冷卻劑通道62和徑向冷卻劑通道64，該內(nèi)部冷卻劑通道62鄰近于繞組槽56設(shè)置并且以與該繞組槽56平行的方式軸向延伸，該徑向冷卻劑通道64從芯部42的中央徑向延伸至每個(gè)內(nèi)部冷卻劑通道62。內(nèi)部冷卻劑通道62可例如被模制、形成或鉆孔到芯部42中，并且通過(guò)例如支柱44的薄部分與轉(zhuǎn)子繞組46至少部分地隔離開(kāi)，從而允許在繞組46與冷卻劑之間進(jìn)行熱傳遞?？尚D(zhuǎn)軸32可另外包括多個(gè)冷卻劑通道孔66，所述多個(gè)冷卻劑通道孔66在軸32的周圍徑向間隔開(kāi)，使得它們與徑向冷卻劑通道64對(duì)齊，并且允許冷卻劑從中央冷卻劑通道28往來(lái)于徑向冷卻劑通道64流動(dòng)。
[0021]帶有冷卻劑通道孔66和中央冷卻劑通道28的、組裝后的可旋轉(zhuǎn)軸32與帶有內(nèi)部冷卻劑通道62和徑向冷卻劑通道64的芯部42