[发明专利]电机转子套筒

说明书

本发明提供了一种电机转子套筒，该用于电机（28）的转子（29）的转子套筒（46）包括：包括具有第一弹性模量的第一材料的卷绕长丝（56）内层（52）；以及卷绕在该内层（52）周围的卷绕长丝（60）外层（54），该外层（54）包括具有高于第一模量的第二弹性模量的第二材料。

本公开涉及一种用于电机的转子套筒。本公开还涉及具有转子套筒的机器，以及具有电机的混合电动推进系统和飞行器。

永磁电机是已知的，其中提供包括一个或多个永磁体的转子以相对于包括电绕组的定子旋转。

通常，转子包括磁体结合到其上的径向内部转子芯/轴。鉴于通常使用的不相容材料以及用于径向向外驱动磁体的高离心力，将永磁体牢固地附连到内芯是困难的。鉴于此类机器遇到的大转子直径和较高旋转速度，此类离心力在高功率电机的情况下可能特别高。

该问题对于飞行器上使用的电机而言特别严重。此类机器必须具有高功率密度，并且因此必须高速旋转。另外，除机器本身失效时固有的安全问题之外，一个或多个永磁体的释放可表示由于高速碎屑而产生的严重安全问题。

常规地，此类机器包括转子套筒(也称为转子“绑带”)，该转子套筒围绕转子以容纳永磁体。该绑带必须位于转子和定子之间的气隙中。因此，在安装这种绑带的情况下，转子和定子之间的距离增大，从而导致机器功率密度减小。因此，希望减小该转子绑带的厚度。也可能遇到现有技术绑带系统的其他问题，诸如成本、安装困难、重量和强度。

根据第一方面，提供了一种用于电机的转子的转子套筒，该转子套筒包括：

包括具有第一弹性模量的第一材料的卷绕长丝内层；以及

卷绕在该内层周围的卷绕长丝外层，该外层包括具有高于该第一模量的第二弹性模量的第二材料。

已经发现的是，通过提供具有低弹性模量的卷绕长丝内层，可以提供强转子套筒，该强转子套筒在使用中抵抗离心力，从而提供对转子的有效约束。

卷绕长丝内层和/或外层可包括预加应力的长丝。

卷绕长丝外层可被预加应力至大于1000MPa的应力，并且可被加应力至介于500MPA和1500MPA之间的应力。

卷绕长丝内层和/或外层可设置在基质材料诸如环氧树脂、氰酸酯或酚醛树脂内。

卷绕长丝内层可包括玻璃纤维(例如，E-玻璃或S-玻璃)、芳族聚酰胺、PBO、尼龙或Dyneema中的任一种，或这些材料中的一种或多种的混合物。

当安装时，该内层可相对于电机转子的旋转轴线具有介于±30°和±60°之间，并且优选地大约±45°的交织的铺层角。

该内层可具有介于0.1mm和1mm之间的径向厚度，并且能够具有大约0.5mm的径向厚度。

该外层可包含碳纤维或陶瓷纤维。

当安装时，该外层可相对于电机转子的旋转轴线具有大约90°的铺层角。

根据第二方面，提供了一种制造电机的带套筒的转子的方法，该方法包括：

提供转子；

提供套筒，该套筒包括第一卷绕长丝层和第二卷绕长丝层，该第一卷绕长丝层包括具有第一弹性模量的第一材料，该第二卷绕长丝层围绕该第一层的外径卷绕并且包括具有高于第一模量的第二弹性模量的第二材料；以及

在转子的外径上滑动该套筒。

该转子可包括一个或多个永磁体，并且该套筒可在外径上在一个或多个永磁体上滑动。

该方法可包括在第一步骤中，围绕芯轴卷绕长丝内层和外层，然后固化长丝以形成复合环。