用于高速无套筒转子的设备的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2011年7月29日（优先权日为2010年7月30日）、申请号为 201110224507. 1的发明专利申请（发明名称"用于高速无套筒转子的设备"）的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明领域大体上涉及航空发动机的同步机，并且更具体地涉及用于无套筒 (sleeveless)高速发动机起动器/发电机转子的设备和系统。
【背景技术】
[0003] 至少一些已知的同步机转子以高旋转速率旋转。作用在容纳于转子中的构件上的 离心力与构件的质量、转子的旋转速度和从转子的旋转中心到构件的距离有关。为了使转 子构件包含在转子包壳内，已知的转子利用转子的堆叠叠层（lamination)和构件按压在 其中的套筒。转子封闭套筒将转子应力维持在可接受的水平。然而，转子封闭套筒也增加 了转子的装配重量，且因此增加了同步机的装配重量，并增加了主转子和定子之间的空气 隙距离，从而降低了机器的磁效率。
【发明内容】
[0004] 在一实施例中，用于电机的高速无套筒转子包括能够绕纵向轴线旋转的轴、至少 包围该轴的一部分的转子芯，其中转子芯包括轴向定向槽。该槽包括径向外部槽口、径向内 部槽底和在它们之间延伸的槽侧壁。槽底包括顶杆（topstick)附连部件，其从槽底径向向 外延伸并且构造成接合定位在槽口中的顶杆，且槽侧壁包含肩部，其构造成接合顶杆，从而 防止顶杆的径向向外运动。
[0005] 在另一实施例中，用于电机的高速无套筒转子包括各具有外周缘的多个叠层，其 沿转子轴面对面地堆叠，从而形成转子芯，转子芯具有外周表面，其包括多个叠层的边缘。 转子还包括沿转子芯的周向以预定间距间隔开的多个轴向槽，各轴向槽由至少部分沿槽的 长度延伸的顶杆封闭。各轴向槽包括构造成接合顶杆的径向外部唇的接合面、径向向内朝 槽底延伸的侧壁和从槽底径向向外延伸的附连部件。该附连部件构造成接合顶杆和顶杆楔 中的至少一个，使得在定位于槽内的一个或多个构件中产生的离心力在附连部件和接合面 之间分担。
[0006] 在又一实施例中，用于电机的叠片芯的叠层包括整体平面主体，其包括外周缘、与 外周缘径向隔开的内围缘和多个开口，该多个开口从外周缘径向向内延伸通过主体，使得 开口围绕主体弧形地间隔开。开口各包括在外周缘和内围缘之间的槽底缘。槽底缘包括顶 杆附连部件，其从槽底缘径向向外延伸并且构造成接合顶杆和顶杆楔中的至少一个。
【附图说明】
[0007] 图1-6示出本文所述的转子和叠层的示范实施例。
[0008] 图1为发动机起动器/发电机（ES/G)组件的示意电气图；
[0009] 图2为图1所示的转子组件的透视图；
[0010] 图3为图1和2所示的由多个叠层构成的主转子叠层的一部分的轴向视图；
[0011] 图4为根据本发明的另一示范实施例的图1和2所示的由多个叠层构成的主转子 叠层的一部分的轴向视图；
[0012] 图5为根据本发明的又一示范实施例的图1和2所示的由多个叠层构成的主转子 叠层的一部分的轴向视图；并且
[0013] 图6为根据本发明的又一示范实施例的图1和2所示的由多个叠层构成的主转子 叠层的一部分的轴向视图。
[0014] 部件列表
[0015] 100发动机起动器/发电机（ES/G)组件
[0016] 102主发电机
[0017] 104永磁发电机（PMG)
[0018] 106激励器
[0019] 106转子组件
[0020] 108 轴
[0021] 110 PMG 定子
[0022] 112 PMG 转子
[0023] 114发电机电压调节器（GVR)
[0024] 116定子绕组
[0025] 118永久磁体
[0026] 120 输出
[0027] 122 输出
[0028] 124场绕组
[0029] 126激励器转子
[0030] 128激励器定子
[0031] 130交流输出
[0032] 132二极管整流器
[0033] 134直流输出
[0034] 136主转子
[0035] 138主定子
[0036] 140 电输出
[0037] 142逆变器/变换器控制器（ICC)
[0038] 144 边缘
[0039] 146多个叠层
[0040] 148转子芯
[0041] 150外周延伸
[0042] 200 导管
[0043] 202油管路连接件
[0044] 300主转子叠层
[0045] 302中心孔
[0046] 3〇4铜条开孔
[0047] 306 主槽
[0048] 308主转子绕组
[0049] 310主转子油管
[0050] 312主转子绕组楔
[0051] 314 槽衬
[0052] 316 顶杆
[0053] 318 开口
[0054] 320 槽底
[0055] 322径向内部附连部件
[0056] 3M延伸部
[0057] 326顶杆接合面
[0058] 328互补接合面
[0059] 330附连槽
[0060] 400主转子顶杆
[0061] 402主转子顶杆楔
[0062] 404第一固定部件
[0063] 406第二固定部件
[0064] 500主转子顶杆
[0065] 502固定部件
[0066] 526顶杆接合面
[0067] 600主转子顶杆
[0068] 602固定部件
[0069] 604 槽底
[0070] 626顶杆接合面
[0071] 628接合面
【具体实施方式】
[0072] 以下详细描述通过举例而不是限制的方式图示本发明的实施例。预期本发明对于 工业、商业和家庭应用中的旋转机械具有广泛应用。
[0073] 如本文中所用的，以单数形式提出并且前面带着词语"一"的元件或步骤应理解为 不排除多个元件或者步骤，除非这种排除被明确地提出。此外，对本发明的"一个实施例"的 参考不意图被理解为排除也具有所提出特征的另一实施例的存在。
[0074] 图1为根据本发明的示范实施例、包括主发电机102、永磁发电机（PMG) 104和激励 器106的发动机起动器/发电机（ES/G)组件100的示意电气图。在该示范实施例中，ES/ G组件100包括转子组件106,其包括轴108。
[0075] 在该示范实施例中，PMG104包括PMG定子110和PMG转子112。PMG定子110提供 电功率给发电机电压调节器（GVR) 114。交流电压通过旋转PMG104的永久磁体118在定子 绕组116中产生。GVR114电路对PMG104的输出120进行整流和调制。GVR114的输出122 馈送回到激励器磁绕组124,从而在激励器转子126上产生交流电压，这引起电流。激励器 106是带有定子128和三相盘绕激励器转子126的无刷同步机。激励器定子128在起动模 式期间具有三相绕组且在发电模式期间具有直流绕组。激励器106的交流电压输出的幅值 与场绕组124上的直流激励电流和转子126的旋转速度成比例。
[0076] 转子126的交流输出130利用多个二极管整流器132的全波电桥进行整流，整流 器轴向地安装在轴108内部，用于直接接触油冷却和低惯性力。来自二极管整流器132的 直流输出134提供场电流给主发电机102。
[0077] 主发电机102包括盘绕多极主转子136和星形连接的1:0主定子138。主定子138 的电压输出140的幅值与由激励器转子126提供的直流输出134电流和主转子136的旋转 速度成比例。提供给场绕组124的输出122的直流激励电压决定来自主发电机102的输出 功率的幅值。
[0078] 主发电机102的主定子138的电输出140馈送至相应的逆变器/变换器控制器 (ICC) 142。在连续发电模式期间，主发电机102的交流输出140 (120Vac)被整流成例如 270Vdc用于分配。
[0079] 转子106是能够具有大于24, OOOrpm的旋转速度的无套筒高速转子设计。由于无 套筒，堆叠在一起以形成转子芯148的多个叠层146的外周缘144也是转子136的外周延 伸。
[0080] 图2是根据本发明的示范实施例的转子组件106 (如图1所示）的透视图。如图 1所示，转子组件106包括安装在共同轴108上的激励器转子126、PMG转子112和主转子 136。在该示范实施例中，轴108是中空的且形成用于冷却油的导管和用于诸如二极管整流 器132的安装空间。在该示范实施例中，主转子136包括转子油冷却系统的机载（on