[發明專利]具有可分離磁體載體的電機

有效

• 申請號: 201810220378.0
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108625986B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: D.A.尼爾加思;D.T.扎托爾斯基;D.W.克拉爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C6/00
• 分類號: F02C6/00;F02C7/32;H02K7/14;H02K7/18;H02K1/22
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;李強

本發明涉及一種電機，界定縱向方向、徑向方向和圓周方向以及沿著所述縱向方向界定的軸向中心線。所述電機包括轉子總成，所述轉子總成包括沿著所述圓周方向布置的多個載體。每一對載體沿著所述圓周方向界定其間的載體間隙，且每個載體均包括轉子磁體。所述轉子總成進一步包括沿著所述圓周方向在所述多個載體徑向外部且環繞所述多個載體的外環，所述外環界定單式結構。

技術領域

本主題大體上涉及電機，且更具體地說涉及高速電機。

背景技術

出于適用目的，例如電動機和發電機的電機在各種行業中用以將電能轉化為機械能，且反之亦然。舉例來說，電機在汽車、航空、海事和其它行業中用以操作飛行器、直升飛機、汽車、船、潛艇、火車和/或任何其它合適的交通工具。

為了減少燃料消耗且改進推進效率，通常需要使用具有較大功率密度的電機，所述功率密度在本文中被稱作電機的比功率(specific power)或功率重量比(power-to-weight ratio)。在相較于較重電機產生等效或較高功率時，具有高比功率的電機可能較小且較為輕量。

已知提高電機的轉速會增大功率重量比。然而，隨著轉速提高，電機的各種旋轉部件上的應力也會增大。因此，用于固持電機的旋轉部件的固定結構必須較大且較重，因此增加成本、大小和重量。舉例來說，某些電機使用圓盤固定結構，其實現比常規機器高得多的尖端速度和功率密度。然而，由于轉子圓盤在高速操作期間經歷較大離心力，因此通過轉子部件施加于轉子圓盤上的應力可能會限制電機達到較高速度的能力。

因此，期望具有用于改進比功率和效率的特征的電機。更具體地說，具有用于實現電機的高速操作以改進性能和比功率的特征的電機將尤其有益。

發明內容

本發明的各方面和優勢將部分地在以下描述中闡述，或可從所述描述顯而易見，或可通過本發明的實踐而得知。

本申請涉及一種電機，界定縱向方向、徑向方向和圓周方向以及沿著所述縱向方向界定的軸向中心線。所述電機包括轉子總成，所述轉子總成包括沿著所述圓周方向布置的多個載體。每一對載體沿著所述圓周方向界定其間的載體間隙，且每個載體均包括轉子磁體。所述轉子總成進一步包括沿著所述圓周方向在所述多個載體徑向外部且環繞所述多個載體的外環，所述外環界定單式結構。

在各種實施例中，所述轉子總成進一步包括安置在所述多個載體徑向內部的輪轂，其中所述輪轂連接到每個載體。在又各種實施例中，所述輪轂包括多個構件，其中每個構件連接到每個載體。在一個實施例中，每個構件界定第一部分和第二部分，其中所述第二部分連接到所述載體且所述第一部分連接到輪轂的內環。在另一實施例中，每個構件界定第二部分和第三部分，其中所述第三部分沿著縱向方向朝向每個載體的第一端部安置且所述第二部分朝向每個載體與所述第一端部相對的第二端部安置，且沿著縱向方向和/或圓周方向將每個載體固定在每個構件內。在又一實施例中，所述輪轂進一步包括內環，所述多個構件連接到所述內環。

在一個實施例中，所述外環界定切向應力承載構件。

在另一實施例中，所述電機界定從輪轂到每個載體到外環的載荷路徑。

在又一實施例中，所述電機界定從所述輪轂的內環到所述多個構件中的每一個、和從每個構件到每個載體、和從所述多個載體到所述外環的載荷路徑。

在各種實施例中，所述電機進一步包括沿著縱向方向鄰近于所述多個載體的定子總成。在一個實施例中，所述定子總成包括鄰近于每個載體的轉子磁體的多個定子導體，且間隙界定于定子導體與轉子磁體之間。

在又各種實施例中，所述外環包括陶瓷基質復合材料、金屬基質復合材料或聚合物基質復合材料。在一個實施例中，所述外環包括多種纖維，且其中所述纖維包括對位芳香族聚酰胺合成纖維、金屬纖維、陶瓷纖維、玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、對亞苯基對苯二甲酰胺纖維、芳族聚酰胺纖維、碳化硅纖維、石墨纖維、尼龍纖維、超高分子量聚乙烯纖維或其混合物。