[发明专利]高速感应机器

说明书

在一个实施例中，一种高速感应机器包括：由多个第一叠片和包括线圈的绕组形成的定子，所述多个第一叠片具有小于大约0.01英寸的厚度，该线圈由绕定子被适配的利兹线形成；以及转子，其被适配在定子内。转子可包括：由多个第二叠片形成的转子芯，所述多个第二叠片具有大于大约0.10英寸的第二厚度、并且由高强度钢形成并夹在包括至少一个第一周边第二叠片的第一端区域和包括至少一个第二周边第二叠片的第二端区域之间，第一端区域具有由被适配在附近的第一保持环保持的第一端环，第二端区域具有由被适配在附近的第二保持环保持的第二端环。

本发明是在由美国能源部授予的批准号DE-EE0007254之下受政府支持而做出的。政府对本发明具有某些权利。

背景技术

感应机器包括定子和转子。感应机器以如下方式操作：其中经由定子绕组的磁场通过电磁感应来获得转子中的电流。感应机器用于许多不同类型的应用中，包括许多工业应用。虽然常规感应机器可适当地以对于许多设施来说典型的低操作速度（例如，以60赫兹（Hz）的频率）来操作，但是当机器将以高速操作时，会存在许多技术挑战，包括机械应力和电磁应力以及损耗。这些挑战随着期望的操作速度的增加而增加。迄今为止，当前的努力尚未解决所有问题。

发明内容

在一个方面中，一种高速感应机器包括：由多个第一叠片形成的定子，所述多个第一叠片中的每个具有小于大约0.01英寸的厚度，其中该定子具有包括线圈的绕组，该线圈由绕定子被适配的利兹线形成；以及转子，其被适配在定子内。在实施例中，转子包括：由多个第二叠片形成的转子芯，所述多个第二叠片中的每个具有大于大约0.10英寸的第二厚度，所述多个第二叠片由高强度钢形成并夹在包括至少一个第一周边第二叠片的第一端区域和包括至少一个第二周边第二叠片的第二端区域之间，所述第一周边第二叠片和第二周边第二叠片具有第三厚度，该第三厚度大于第二厚度，第一端区域具有由被适配在附近的第一保持环保持的第一端环，第二端区域具有由被适配在附近的第二保持环保持的第二端环。

在实施例中，定子可包括被适配在定子的基本轴向中点处的单个径向通风管道。而且，高速感应机器可经由待经由单个径向通风管道被接收的反向通风被冷却。反向通风可从定子的基本轴向中点循环到定子的第一周边轴向部分和定子的第二周边轴向部分。

在另一实施例中，定子可具有基本上为柱形的无管道构型。而且，高速感应机器可经由待在定子的第一周边轴向部分处被接收并且在定子的第二周边轴向部分处从定子排出的冷却空气流而被冷却。

在示例中，定子包括多个轴向槽，每个轴向槽由一对多个内部径向定子齿形成，其中所述多个轴向槽中的每个将接收绕组的第一线圈部分和绕组的第二线圈部分并为冷却空气流提供至少一个轴向通道。所述至少一个轴向通道可基本上邻近定子和转子之间的气隙。第一线圈部分可经由非磁性间隔件与第二线圈部分分开，从而为冷却空气流提供第一轴向通道。

在实施例中，转子芯包括基本上为柱形的无管道构型。转子芯的表面可形成有沟槽型表面，以减小损耗。该沟槽型表面可包括绕转子芯的周边被适配的多个单独的周向沟槽。

在实施例中，转子芯还包括被适配在转子芯的对应的多个槽内的多个转子条，其中所述多个槽中的每个包括至转子芯的径向外部的槽开口，该槽开口所具有的宽度比对应的转子条的宽度显著更窄，以提供应力消除以防环向应力并最小化漏通量（leakageflux）。