电机和具有这种电机的涡轮机的制作方法

专利2022-06-30  66


本说明书的实施例总体上涉及一种电机,并且特别是涉及一种具有磁辐条转子的内部永磁电机以及具有这种电机的涡轮机。



背景技术:

诸如内部永磁体(ipm)电动机和/或发电机的电机已经广泛用于包括飞行器,汽车和工业用途的各种应用中。因此,对轻质和高功率密度ipm电动机/发电机的需求导致了设计更高速度的电动机和发电机,以使功率重量比最大化。因此,趋势是越来越多地接受ipm机器,这些机器提供高机器速度,高功率密度,降低的质量和成本。

在传统的ipm机器中,多个永磁体嵌入转子的多个叠片内部。转子中的机械应力集中在多个桥和中心柱上。为了更高速度的应用,必须增加多个桥和中心柱的厚度,以增强转子和其他各个部分的结构强度。增加的厚度导致更多的磁通量泄漏到多个桥和中心柱中,该泄漏显著降低了机器功率密度,由于需要额外的定子电流,导致机器效率降低。此外,在诸如飞行器发动机的应用中,这样的电机被设置在受到离开飞行器发动机的热气体的影响的非常恶劣的环境中。而且,在飞行器发动机中,可用于设置这种电机的空间受到限制。



技术实现要素:

根据本说明书的一个实施例,提出了一种电机。电机包括定子和与定子同心设置的转子。转子包括至少一个转子模块。至少一个转子模块的转子模块包括:转子毂,其具有毂体;以及多个第一突起和多个第二突起,多个第一突起和多个第二突起交替地位于毂体的周边上并且从毂体径向地突出,其中多个第一突起中的一个或多个第一突起包括细长部分和头部分,并且多个第二突起中的一个或多个第二突起包括具有基部分和顶部分的楔形轮廓,其中顶部分的宽度大于基部分的宽度。转子模块还包括磁芯,该磁芯具有设置在转子毂上的多个芯构件,其中,多个芯构件中的芯构件设置在多个第二突起中的相邻第二突起之间,使得位于相邻第二突起之间的第一突起的头部分与芯构件接合,并且一个或多个第二突起中的每一个至少部分地在多个芯构件中的相邻芯构件之间的空间中延伸。此外,转子模块包括多个永磁体,其中,多个永磁体中的永磁体设置在相邻芯构件之间的空间中。

根据本说明书的另一实施例,提出了一种涡轮机。涡轮机包括涡轮,设置在涡轮下游的尾锥,以及设置在尾锥内并机械地联接至涡轮的电机。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时,将更好地理解本说明书的这些和其他特征,方面和优点,其中在整个附图中,相同的字符表示相同的部分,其中:

图1是根据本说明书的一个实施例的电机的截面立体图;

图2是根据本说明书的一个实施例的图1的电机的转子的一部分的放大图;

图3是根据本说明书的另一实施例的图1的电机的转子的一部分的放大图;

图4是根据本说明书的另一实施例的图1的电机的转子的一部分的放大图;

图5是根据本说明书的又一实施例的图1的电机的转子的一部分的放大图;

图6是根据本说明书的一个实施例的电机的转子的立体图;

图7a-7c是根据本说明书的一些实施例的转子的立体图;

图8是根据本说明书的一个实施例的具有电机的涡轮机的截面立体图;

图9是根据本说明书的一个实施例的具有连接至电机的齿轮箱的涡轮机的一部分的截面图;和

图10是根据本说明书的另一实施例的具有连接至电机的齿轮箱的涡轮机的一部分的截面图。

具体实施方式

为了提供对这些实施例的简要描述,可能未在说明书中描述实际实施方式的所有特征。应当理解,在任何此类实际实施方式的开发中,例如在任何工程或设计项目中,都可以做出许多特定于实施方式的决策,以实现开发人员的特定目标,例如遵守与系统相关的约束和与业务相关的约束。

除非另有定义,否则本文中使用的技术和科学术语具有与本说明书所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。如本文中所使用的,术语“第一”,“第二”等不表示任何顺序,数量或重要性,而是用于将一个元件与另一个元件区分开。同样,术语“一”和“一种”不表示数量限制,而是表示存在至少一个所引用的项目。本文中“包括”,“包含”或“具有”及其变体的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。术语“连接”和“联接”不限于物理或机械连接或联接,并且可以包括直接或间接的电连接或联接。

如本文所使用,术语“可以”和“可以是”表示在一组情况下发生的可能性;具有指定的性质,特性或功能;和/或通过表达与限定动词相关的能力,才能或可能性中的一个或多个来限定另一个动词。因此,“可以”和“可以是”的使用表示修饰语显然适用于,能够用于或适合于指定的能力,功能或用法,同时考虑到在某些情况下,修饰语有时可能不适用,不能够用于或不适合。

如将在下文中详细描述的,呈现了电机的各种实施例。电机包括定子和与定子同心设置的转子。转子包括至少一个转子模块。至少一个转子模块的转子模块包括:转子毂,其具有毂体;以及多个第一突起和多个第二突起,多个第一突起和多个第二突起交替地位于毂体的周边上并且从毂体径向地突出,其中多个第一突起中的一个或多个第一突起包括细长部分和头部分,并且多个第二突起中的一个或多个第二突起包括楔形轮廓。转子模块还包括磁芯,磁芯具有设置在转子毂上的多个芯构件,其中,多个芯构件中的芯构件设置在多个第二突起中的相邻第二突起之间,使得位于相邻第二突起之间的第一突起的头部分与芯构件接合,并且一个或多个第二突起中的每一个至少部分地在多个芯构件的相邻芯构件之间的空间中延伸,并且其中一个或多个第二突起包括基部分和顶部分,其中顶部分的宽度大于基部分的宽度。此外,转子模块包括多个永磁体,其中,多个永磁体中的永磁体设置在相邻芯构件之间的空间中。

现在参考图1,示出了根据本说明书的一个实施例的电机100的截面立体图。在图1中,附图标记10、20和30分别表示电机100的径向方向,轴向方向和切向方向。在一些实施例中,电机100可以被构造为作为发电机操作,而在某些实施例中,电机100可以被构造为作为电动机操作,而不限制本说明书的范围。为了说明的一致性,在下文的描述中将电机100描述为发电机。

如图1所示,电机100包括定子102和转子104。通常,定子102包括单相或多相(例如,三相)定子绕组(未示出)。举例来说,在一些实施例中,为了最小化定子绕组中的相绕组之间的联接,定子绕组可以被布置为分数槽集中齿绕组。将理解的是,在不限制本说明书的范围的情况下,也可以采用其他类型的定子绕组布置,包括但不限于整体槽分布式绕组和/或分数槽分布式绕组。

转子104可以与定子102同心设置。在图1的实施例中,转子104被示为同心地设置在定子102内部。在某些其他实施例中,如本领域技术人员将显而易见的,转子可以以适当的结构改变同心地设置在定子的外部(例如,参见图10)。

此外,转子104可包括至少一个转子模块。在图1的实施例中,转子104被示出为包括单个转子模块106。在具有单个转子模块106的转子104的这种构造中,转子模块106的轴向长度可以等于或基本上等于定子102的轴向长度。在一些实施例中,转子104可包括两个或更多个转子模块(参见稍后描述的图6和7a-7c)。在具有两个或更多个转子模块的转子104的这种构造中,转子模块的堆叠的轴向长度可以等于或基本上等于定子102的轴向长度。

在一些实施例中,转子模块106可包括转子毂108,磁芯110和多个永磁体112。转子毂108也可以被称为转子轴。转子毂108可以使用多个叠片形成。在一些其他实施例中,转子毂108可以是非层压的。

在一些实施例中,转子毂108由一种或多种磁性材料制成。在一些实施例中,转子毂108由一种或多种非磁性材料制成。用于形成非磁性插入物132的非磁性材料的示例可以包括但不限于橡胶,塑料,云母,不锈钢或其组合。有利地,非磁性转子毂108的使用增强了磁性性能,因为转子毂108的非磁性材料不会干扰电机100的磁路的操作。因此,在下文的描述中,转子毂108被描述为非磁性转子毂108。

非磁性转子毂108包括毂体114,多个第一突起116和多个第二突起118。毂体114是环形结构,并且第一突起116和第二突起118形成在毂体114的周边上。此外,第一突起116和第二突起118从毂体114径向突出。特别地,如在转子104同心地设置在定子102内部的图1的实施例中所示,第一突起116和第二突起118位于毂体114的外周上。此外,在图1的实施例中,第一突起116和第二突起118从毂体114径向向外突出。然而,在转子104同心地设置在定子102的外部的一些实施例中,第一突起116和第二突起118可以位于毂体114的内周上并且从毂体114径向向内突出。

此外,为了描述关于转子104的结构的附加详细信息,结合转子104的各个部分的各种放大图,例如,使用图2-5所示的放大图,来描述图1。举例来说,图2描绘了根据本说明书的一个实施例的图1的电机100的转子104的部分2的放大图200。此外,图3是根据本说明书的另一实施例的图1的电机100的转子104的部分2的放大图300。此外,图4是根据本说明书的另一实施例的图1的电机100的转子104的部分2的放大图400。此外,图5是根据本说明书的一个实施例的图1的电机100的转子104的部分2的放大图500。

在一些实施例中,如在图2的放大图200中更详细地描绘的,多个第一突起116中的一个或多个第一突起包括细长部分120和头部分122。头部分122可包括凸出的形状(如图2-5所示),多个齿(未示出)或其组合。在一些实施例中,多个齿也可以形成在细长部分120上。举例来说,第一突起116可具有类似于圣诞树的形状。

此外,多个第二突起118中的一个或多个第二突起包括楔形轮廓。特别地,如转子模块106的区域204的放大图202所示,第二突起118的楔形轮廓包括基部分124和顶部分126。根据本说明书的各方面,顶部分126的宽度(wtop)大于基部分124的宽度(wbase)。有利地,交替的第一突起116和第二突起118将磁性元件(例如,磁芯110和/或永磁体112)的质量负荷传递到毂体114。

此外,磁芯110包括多个芯构件128。芯构件128设置在非磁性转子毂108上,其中,多个芯构件128的一个芯构件128设置在多个第二突起118中的相邻的第二突起118之间,使得位于相邻的第二突起118之间的第一突起116的头部分122与芯构件128接合。此外,一个或多个第二突起118中的每一个至少部分地在多个芯构件128中的相邻芯构件128之间的空间中延伸。芯构件128与第一突起116和第二突起118的这种布置在芯构件128与第二突起118之间产生动态锁定。例如,在电机100的操作期间,当径向力施加在芯构件128上时,芯构件128趋向于径向地漂移远离其位置。然而,第一突起116的头部分122可能导致芯构件128的腿部129张开/扩宽。腿部129的这种扩宽进一步将腿部129推向第二突起118的侧边缘。由于第二突起118的楔形形状,可以限制芯构件128的径向移动,从而提高转子104的结构完整性。有利地,根据本说明书的方面,转子104不需要传统上用于将常规转子的磁性构件保持在适当位置的额外的转子包裹物。同样,缺少这种额外的转子包裹物或材料层不仅降低了材料的总体成本,而且导致了电机100的紧凑结构。

在一些实施例中,磁芯110的多个芯构件128中的一个或多个芯构件128具有层压结构。举例来说,如图2-4所示,每个芯构件128被示出为包括四个叠片130a,130b,130c和130d。在一些其他实施例中,芯构件128可包括任何数量的叠片,而不限制本说明书的范围。一个或多个芯构件128中的每一个中的叠片130a-130d在电机100的轴向方向20上堆叠。应当理解,叠片130a-130d由合适的磁钢制成,以在转子104内具有可接受的损耗量的情况下支持气隙中的高磁场目标。用于形成叠片130a-130d的磁钢的非限制性示例可以包括硅钢,镍钢或其组合。可替代地,可以使用烧结的磁性复合材料(也称为软磁性复合材料(smc))形成叠片130a-130d。在一些实施例中,叠片130a-130d可以被热处理以提供双态磁性材料的连续叠片。双态磁性材料的非限制性示例包括由铁(fe),17.5%铬(cr),2%镍(ni),0.8%铝(al),0.5%碳(c)组成的双相铁磁材料。在双相铁磁材料的其他非限制性示例中,添加钴以增加磁化。在双相铁磁材料的又一个非限制性示例中,铬可以被较弱的碳化物形式(例如mn)代替。这增加了磁化,并进一步减小了产生双相结构所需的热梯度。在另一个实施例中,可以对叠片130a-130d进行局部表面处理以形成非铁磁区域。

在某些实施例中,多个芯构件128中的一个或多个芯构件128可具有非层压结构,如图5所示。例如,如图5所示,每个芯构件128由非层压的一件材料形成。此外,在某些其他实施例中,尽管一些芯构件128具有层压结构,但是其余的芯构件128可以具有非层压结构。

另外,转子模块106包括多个永磁体112。多个永磁体112中的一个永磁体112设置在相邻芯构件128之间的空间中。永磁体112在转子104和定子102之间的气隙中产生径向指向的磁场(即,在图2、4和5的转子中)。永磁体112产生的磁场在设置在定子102上的定子绕组中感应出电压。特别地,永磁体112提供一种作为燕尾辐条构造的布置,特别适合于高速应用。燕尾辐条构造提供了优异的磁通量集中效果,从而提高了电机100的功率密度。永磁体112可以由包括但不限于钕铁硼,钐钴或铁氧体或铝镍钴合金的材料制成。此外,尽管在图1的实施例中示出了三十个永磁体112,但是在转子104中可以使用任何合适数量的永磁体,而不限制本说明书的范围。

在一些实施例中,多个永磁体112可以设置在相邻芯构件128之间的空间中,使得多个永磁体112在电机100的切向方向30上被磁化,如图2、3和5所示。如图2、3和5中所描述的,永磁体112的北极和南极沿电机100的切向方向30定向。例如,在图2和图5的实施例中,永磁体112被布置为使得具有相同极性的磁极彼此面对,并且在其间具有对应的芯构件128。有利地,永磁体112的这种布置迫使来自永磁体112的磁场穿过芯构件128的径向面而进入转子104和定子102之间的气隙,在该气隙中,磁场可以与定子绕组产生的磁场相互作用。可替代地,在图3的实施例中,永磁体112被布置成使得永磁体112的相反极彼此面对,并且在其间具有对应的芯构件128。

在某些实施例中,如图4所示,多个永磁体112可以设置在相邻芯构件128之间的空间中,使得多个永磁体112在电机100的径向方向10上被磁化。在转子模块106的这种构造中,永磁体112的极沿着电机100的径向方向10对准。

此外,在某些实施例中,如各个附图所示,芯构件128被设计为使得相邻芯构件128之间的空间具有菱形形状。有利地,这样的菱形形状的空间在电机100的操作期间抵抗径向力而将永磁体112保持在适当位置。另外,在一些实施例中,转子104可包括多个非磁性插入物132,以进一步确保永磁体112的保持。非磁性插入物132可以被设置成使得一个非磁性插入物132被设置在相邻芯构件128之间、朝向对应的永磁体112的一端,以抵抗由于在电机操作期间转子104的旋转引起的径向力而将永磁体112保持在相邻的芯构件128之间的空间中。用于形成非磁性插入物132的非磁性材料的示例可以包括但不限于橡胶,塑料,云母,不锈钢或其组合。在一些实施例中,非磁性插入物132也可以使用一种或多种双相材料形成,在这种情况下,插入物132可以桥接芯构件128。

现在参考图6,根据本说明书的一个实施例的转子602的立体图600。如前所述,电机100的转子104可以包括两个或更多个转子模块。图6的转子602表示转子104的一个这样的实施例。如图6所示,转子602被示出为包括十一个转子模块604a至604k。如图6所示,转子模块604a-604k以无偏斜的构造在电机(例如电机100)的轴向方向20上堆叠。例如,转子模块604a-604k可以在轴向方向20上堆叠,使得所有转子模块604a-604k的非磁性插入物132彼此对准。然而,在某些实施例中,根据本说明书的一个实施例,转子模块604a-604k可以以如图7a-7c所示的偏斜构造在轴向方向20上堆叠。例如,如图7a的转子构造700所示,每个转子模块在单个方向上(例如,在顺时针方向上)从相邻的转子模块移位固定角度。在某些实施例中,转子模块也可以从相邻的转子模块移位不规则的角度。在图7b的另一示例构造702中,转子模块被示出为相对于中间转子模块604f以对称的方式偏斜。大体上,转子构造700和702描绘了转子模块604a-604k的阶梯状偏斜。然而,图7c的转子构造704描绘了转子模块604a-604k的正弦倾斜。应当理解,在不限制本说明书的范围的情况下,也可以采用与图7a-7c所示的布置不同的其他类型的偏斜布置。有利地,如图7a至图7c所示的偏斜布置有助于减小电机100中的齿槽转矩和电磁转矩波动。

图1的电机100适用于包括但不限于汽车,各种工业机器,飞行器发动机中使用的涡轮机或其组合的应用。作为非限制性示例,图8表示根据本说明书的一个实施例的涡轮机800的截面立体图,该涡轮机800具有电机,例如图1的电机100。在图8中,附图标记80和82分别表示涡轮机800的轴向方向和径向方向。此外,附图标记84表示涡轮机800的中心线。

在一些实施例中,如图8所示,涡轮机800可包括在涡轮机800的轴向方向80上顺序地布置的风扇802,低压压缩机(lpc)804,高压压缩机(hpc)806,燃烧器组件808,高压涡轮(hpt)810,低压涡轮(lpt)812和尾锥814。lpc804经由第一轴816联接到lpt812。hpc806经由第二轴818联接到hpt810,第二轴818与第一轴816同心地布置。在一些实施例中,lpc804,hpc806,hpt810和/或lpt812可以包括多个级(未示出)。每个级可以包括安装在相应的轴816、818上的多个叶片(未示出)。

在涡轮机800的操作期间,风扇802将一部分流体(例如,空气)朝向lpc804转移。lpc804对进入的流体进行压缩,并将压缩流体引导到hpc806。hpc806进一步对从lpc804接收的流体进行压缩,并将压缩流体排放到燃烧器组件808。压缩流体在燃烧器组件808中与一种或多种燃料混合。随后,压缩流体和一种或多种燃料的混合物在燃烧器组件808内燃烧以形成燃烧气体。燃烧气体从燃烧器组件808排放到涡轮810、812。燃烧气体在hpt810和lpt812中膨胀,从而旋转hpt810和lpt812。

根据本说明书的各方面,图1的电机100可以设置在尾锥814内部。然而,在某些其他实施例中,电机100可以可替代地或另外地设置在图8的涡轮机800中的各个位置,而不限制本说明书的范围。当电机100被设置在尾锥814中时,其可以被操作为发电机或电动机。

在一些实施例中,电机100可以机械地联接到lpt812。特别地,转子104的毂体114可以经由第一轴816机械地联接到lpt812。因此,lpt812的旋转导致电机100的转子104旋转。在一些实施例中,电机100的转子104的毂体114直接联接至第一轴816。因此,电机100的转子104可以以第一轴816的旋转速度旋转。

在某些其他实施例中(参见图9和图10),为了减小电机(例如电机100)的扭矩需求,涡轮机800可以包括齿轮箱,齿轮箱可以连接至电机100的转子104和第一轴816。如将意识到的,齿轮箱可用于控制电机100的转子的转速。特别地,齿轮箱增加了电机的转速,从而减小了电机所需的扭矩。

现在参考图9,示出了根据本说明书的一个实施例的涡轮机(例如,涡轮机800)的一部分的截面图900。如图9所示,电机100的转子104经由齿轮箱902联接到第一轴816。在图9的实施例中,齿轮箱902轴向地设置在lpt812和电机100之间。特别地,齿轮箱902轴向地连接在第一轴816和电机100的转子104之间。在一些实施例中,在涡轮机800的操作期间,齿轮箱902增加电机100的旋转速度,从而减小电机100所需的扭矩。

现在转到图10,示出了根据本说明书的一个实施例的涡轮机(例如涡轮机800)的一部分1000。特别地,图10描绘了电机1001,其是图1的电机100的一个实施例,但是具有倒置构造。例如,电机1001包括定子1002和转子1004,其中转子1004同心地设置在定子1002的外部。应当理解,转子1004可具有类似于图1的转子104的构造,并具有适当的修改以实现这种倒置构造。在一些实施例中,电机1001可以经由定子支撑底座1005连接到涡轮机800的结构。

此外,电机1001的转子1004经由齿轮箱1006联接至第一轴816。齿轮箱1006可以经由齿轮轴支撑底座1007连接到涡轮机的结构。在图10的实施例中,齿轮箱1006设置在电机1001的后方。特别地,齿轮箱1006经由电机1001内的通道连接至第一轴816。如图10所示,齿轮箱1006在后侧连接至转子1004。另外,齿轮箱1006经由穿过定子1002的齿轮轴1008联接至第一轴816。在一些实施例中,在涡轮机800的操作期间,齿轮箱1006增加电机1001的转速,从而减小电机1001所需的扭矩。

根据本申请的方面,与具有常规转子的常规电机相比,电机100,1001提供了紧凑的结构。这种紧凑的结构至少部分地由于诸如转子104中的第一突起116和第二突起118的特征而实现。特别地,当径向力施加在芯构件128上时,芯构件128以及第一突起116和第二突起118的布置在芯构件128与第二突起118之间产生动态锁定。由于第二突起118f的楔形形状,可以限制芯构件128的径向运动,从而提高转子104的结构完整性。有利地,根据本说明书的方面,转子104不需要传统上用于将常规转子的磁性构件保持在适当位置的额外的转子包裹物。同样,缺少这种额外的转子包裹物或材料层不仅降低了材料的总体成本,而且导致了电机100的紧凑结构。此外,这种紧凑的结构使得电机100、1001适用于在诸如涡轮机800的涡轮机中的诸如尾锥814的地方使用。此外,永磁体112提供一种作为燕尾辐条构造的布置,特别适合于高速应用。燕尾辐条构造提供了优异的磁通量集中效果,从而提高了功率密度,进而提高了电机100、1001的效率。

该书面描述使用示例来公开本发明,包括优选实施例,并且还使本领域技术人员能够实践本发明,包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定,并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件,或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件,则意图将这些其他示例包括在权利要求的范围内。本领域的普通技术人员可以混合和匹配来自所描述的各种实施例的各方面以及每个此类方面的其他已知等效物,以根据本申请的原理构造其他实施例和技术。

本发明的进一步方面通过以下条项的主题提供:

1.一种电机,包括:定子;和转子,所述转子与所述定子同心地设置,所述转子包括至少一个转子模块,其中,所述至少一个转子模块中的转子模块包括:转子毂,所述转子毂包括:毂体;和多个第一突起和多个第二突起,所述多个第一突起和所述多个第二突起交替地位于所述毂体的周边上、并且从所述毂体径向地突出,其中,所述多个第一突起中的一个或多个第一突起包括细长部分和头部分,并且所述多个第二突起中的一个或多个第二突起包括具有基部分和顶部分的楔形轮廓,其中所述顶部分的宽度大于所述基部分的宽度;磁芯,所述磁芯包括设置在所述转子毂上的多个芯构件,其中,所述多个芯构件中的芯构件设置在所述多个第二突起中的相邻第二突起之间,使得位于所述相邻第二突起之间的所述第一突起的所述头部分与所述芯构件接合,并且所述一个或多个第二突起中的每一个第二突起至少部分地在所述多个芯构件中的相邻芯构件之间的空间中延伸;和多个永磁体,其中所述多个永磁体中的永磁体设置在所述相邻芯构件之间的空间中。

2.根据任何在前条项的电机,其中所述头部分包括凸起形状、多个齿或其组合。

3.根据任何在前条项的电机,其中所述多个芯构件中的一个或多个芯构件被层压,并且其中,在所述电机的轴向方向上堆叠所述一个或多个芯构件中的每一个芯构件中的叠片。

4.根据任何在前条项的电机,其中所述多个芯构件中的一个或多个芯构件是非层压的。

5.根据任何在前条项的电机,其中所述多个永磁体在所述电机的切向方向上被磁化。

6.根据任何在前条项的电机,其中所述多个永磁体在所述电机的径向方向上被磁化。

7.根据任何在前条项的电机,其中所述多个永磁体被设置成使得具有相同极性的磁极彼此面对。

8.根据任何在前条项的电机,其中所述转子进一步包括设置在所述相邻芯构件之间的非磁性插入物,以保持在所述相邻芯构件之间的所述空间中设置的所述永磁体。

9.根据任何在前条项的电机,其中所述至少一个转子模块包括一个转子模块,其中,所述转子模块的轴向长度基本上等于所述定子的轴向长度。

10.根据任何在前条项的电机,其中所述至少一个转子模块包括两个或更多个转子模块,所述两个或更多个转子模块在所述电机的轴向方向上以偏斜构造堆叠。

11.根据任何在前条项的电机,其中所述至少一个转子模块包括两个或更多个转子模块,所述两个或更多个转子模块在所述电机的轴向方向上以非偏斜构造堆叠。

12.根据任何在前条项的电机,其中所述转子同心地设置在所述定子的内部,并且所述毂体的所述周边是外周边。

13.根据任何在前条项的电机,其中所述转子同心地设置在所述定子的外部,并且所述毂体的所述周边是内周边。

14.根据任何在前条项的电机,其中所述转子毂由一种或多种非磁性材料制成。

15.一种涡轮机,包括:涡轮;尾锥,所述尾锥设置在所述涡轮的下游;和根据任何在前条项的电机,所述电机设置在所述尾锥的内部,并且机械地联接至所述涡轮。

16.根据任何在前条项的涡轮机,其中所述涡轮是低压涡轮,所述低压涡轮经由第一轴联接至低压压缩机。

17.根据任何在前条项的涡轮机,其中所述电机的转子直接联接至所述第一轴。

18.根据任何在前条项的涡轮机,进一步包括齿轮箱,所述齿轮箱联接至所述电机的所述转子和所述第一轴,以控制所述转子的旋转速度。

19.根据任何在前条项的涡轮机,其中所述齿轮箱轴向地设置在所述低压涡轮与所述电机之间。

20.根据任何在前条项的涡轮机,其中齿轮箱设置在所述电机的后方。


技术特征:

1.一种电机,其特征在于,包括:

定子;和

转子,所述转子与所述定子同心地设置,所述转子包括至少一个转子模块,其中,所述至少一个转子模块中的转子模块包括:

转子毂,所述转子毂包括:

毂体;和

多个第一突起和多个第二突起,所述多个第一突起和所述多个第二突起交替地位于所述毂体的周边上、并且从所述毂体径向地突出,其中,所述多个第一突起中的一个或多个第一突起包括细长部分和头部分,并且所述多个第二突起中的一个或多个第二突起包括具有基部分和顶部分的楔形轮廓,其中所述顶部分的宽度大于所述基部分的宽度;

磁芯,所述磁芯包括设置在所述转子毂上的多个芯构件,其中,所述多个芯构件中的芯构件设置在所述多个第二突起中的相邻第二突起之间,使得位于所述相邻第二突起之间的所述第一突起的所述头部分与所述芯构件接合,并且所述一个或多个第二突起中的每一个第二突起至少部分地在所述多个芯构件中的相邻芯构件之间的空间中延伸;和

多个永磁体,其中所述多个永磁体中的永磁体设置在所述相邻芯构件之间的空间中。

2.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,其中所述头部分包括凸起形状、多个齿或其组合。

3.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,其中所述多个芯构件中的一个或多个芯构件被层压,并且其中,在所述电机的轴向方向上堆叠所述一个或多个芯构件中的每一个芯构件中的叠片。

4.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,其中所述多个芯构件中的一个或多个芯构件是非层压的。

5.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,其中所述多个永磁体在所述电机的切向方向上被磁化。

6.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,其中所述多个永磁体在所述电机的径向方向上被磁化。

7.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,其中所述多个永磁体被设置成使得具有相同极性的磁极彼此面对。

8.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,其中所述转子进一步包括设置在所述相邻芯构件之间的非磁性插入物,以保持在所述相邻芯构件之间的所述空间中设置的所述永磁体。

9.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,其中所述至少一个转子模块包括一个转子模块,其中,所述转子模块的轴向长度基本上等于所述定子的轴向长度。

10.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,其中所述至少一个转子模块包括两个或更多个转子模块,所述两个或更多个转子模块在所述电机的轴向方向上以偏斜构造堆叠。

技术总结
一种电机,包括至少一个转子模块。转子模块包括转子毂,该转子毂具有毂体以及多个第一突起和多个第二突起。一个或多个第一突起包括细长部分和头部分。一个或多个第二突起包括楔形轮廓。转子模块还包括磁芯,该磁芯具有设置在转子毂上的多个芯构件。多个芯构件中的芯构件设置成使得位于相邻第二突起之间的第一突起的头部分与芯构件接合,并且一个或多个第二突起中的每一个至少部分地在多个芯构件中的相邻芯构件之间的空间中延伸。此外,转子模块包括设置在相邻芯构件之间的空间中的永磁体。

技术研发人员:大卫·阿兰·托里;穆罕穆德·奥萨马;约瑟夫·约翰·齐勒;贺力君;安德鲁·托马斯·克劳斯
受保护的技术使用者:通用电气公司
技术研发日:2019.11.28
技术公布日:2020.06.05

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