CN104578524A - 用于机舱空气压缩机的马达壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于机舱空气压缩机的马达壳体，其包括：中心体部分，其具有中心壁厚度和内空腔，所述内空腔被配置来接纳电动马达；第一端部，其具有第二内空腔，所述第二内空腔被配置来接纳定子的第一末端绕组；以及第二端部，其具有第三内空腔，所述第三内空腔被配置来接纳定子的第二末端绕组。所述第一端部或所述第二端部中任一个的壁厚与所述马达壁厚的比率至少大于1.68:1。

Description

用于机舱空气压缩机的马达壳体
技术领域
本文公开的主题一般涉及飞机环境控制，并且更具体地说，涉及用于飞机环境控制系统的机舱空气压缩机马达的马达壳体。
背景技术
在各种类型的飞机上使用环境控制系统(ECS)以用于若干目的，诸如用于飞机的冷却系统中。例如，ECS的部件可以用来从各个飞机润滑和电气系统移除热量和/或用于调节飞机机舱空气。机舱空气调节器包括用于外部源或来自冲压空气系统的一个或多个机舱空气压缩机(CAC)，所述机舱空气压缩机压缩进入所述系统的空气。压缩空气被输送至环境控制系统以使其达到所需温度并且输送至飞机机舱。在通过机舱之后，空气通常被排出至外部。CAC通常由风冷式电动马达驱动。电动马达包括马达定子和马达转子。如果马达定子必须从CAC组件移除，那么可能损坏马达壳体。适当设定尺寸以减少重量并且最小化或消除在定子的更换期间对马达壳体的损坏的马达壳体在本领域中更能接受。
发明内容
根据本发明的一个方面，用于机舱空气压缩机的马达壳体包括：中心体部分，其具有中心壁厚度和内空腔，所述内空腔被配置来接纳电动马达；第一端部，其具有第二内空腔，所述第二内空腔被配置来接纳定子的第一末端绕组；以及第二端部，其具有第三内空腔，所述第三内空腔被配置来接纳定子的第二末端绕组。所述第一端部或所述第二端部中任一个的壁厚与所述马达壁厚的比率至少大于1.68:1。
根据本发明的另一方面，机舱空气压缩机组件包括出口壳体，所述出口壳体连接至入口壳体；以及马达壳体，所述马达壳体连接至所述出口壳体。马达壳体包括：中心体部分，其具有中心壁厚度和内空腔，所述内空腔被配置来接纳电动马达；第一端部，其具有第二内空腔，所述第二内空腔被配置来接纳定子的第一末端绕组；以及第二端部，其具有第三内空腔，所述第三内空腔被配置来接纳定子的第二末端绕组。所述第一端部或所述第二端部中任一个的壁厚与所述马达壁厚的比率至少大于1.68:1。
本发明的其它方面、特征和技术将从以下结合附图进行的描述变得更加显而易见。
附图说明
在本说明书开始处的权利要求书中具体地指出并且明确地要求保护被视为本发明的主题。本发明的前述和其它特征以及优点根据结合附图的以下具体实施方式是显而易见的，其中相同的元件在若干图中被编为相同的编号：
图1是根据本发明的实施方案的机舱空气压缩机组件的局部截面图；
图2是根据本发明的实施方案的图1的机舱空气压缩机组件的马达壳体的截面图；以及
图3是根据本发明的实施方案的图1的机舱空气压缩机组件的截面图。
具体实施方式
参考附图，图1是机舱空气压缩机(CAC)组件12的截面图，所述CAC组件可以用于飞机的环境控制系统100。CAC组件12压缩在压缩机入口16处接纳的气流14。CAC组件12包括马达壳体10，所述马达壳体连接至出口壳体11和入口壳体13。马达壳体10被配置来接纳CAC转子18，所述CAC转子经由拉杆20和止推轴19可操作地连接至CAC组件12的压缩机转子32。止推轴19和拉杆20都沿轴线X对准。CAC转子18是电动马达并且包括转子22和定子24，所述转子和所述定子都沿轴线X对准。转子22可操作地连接至拉杆20，所述拉杆纵向延伸穿过转子22以用于使压缩机转子32旋转。定子24大体径向布置在转子22的外侧、马达壳体10内。而且，定子24包括从定子24的末端大体轴向延伸的多个定子末端绕组26。在一个实施方案中，压缩机转子32可操作地连接至拉杆20并且通过CAC马达18驱动以绕轴线X旋转。从动压缩机转子32压缩气流14以在压缩机出口36处提供压缩气流34。CAC组件12也包括一个或多个止推轴承28和一个或多个轴颈轴承30以支撑转子22的旋转。为防止CAC马达18过热，经由CAC马达18的第一末端42处的马达冷却入口40供应马达冷却流38。第一末端42直接与第二末端44相对，CAC组件12的出口壳体11布置在所述第二末端处。马达冷却流38在冷却流出口46处退出。类似地，轴承冷却入口48供应用于冷却轴承28、30的冷却流并且通过冷却流出口46退出马达壳体10。
参考图2至图3，示出根据本发明的实施方案的CAC马达18（参见图1）的马达壳体10的截面图。马达壳体10具有中心体部分50，所述中心体部分从第一末端42起始并且终止在第二末端44。第一末端42和第二末端44被配置来接纳相应空腔内的定子末端绕组26（参见图1）。这样，在实施方案中，这些末端42、44配置有一个或多个壁厚，所述壁厚在直接邻近定子末端绕组26的位置处略大于常规转子壳体的壁厚，以便消除或最小化马达壳体10在电动马达18的更换期间的损坏，同时限制由附加壁厚引起的附加重量。将结合图2至图3描述这些实施方案。
如图所示，中心体部分50大体呈圆柱形并且具有中心壁厚度D1。中心体部分50具有空腔或孔52，所述空腔或孔沿轴线X对准并且纵向横过中心体部分50，横过的长度是纵向长度D3。空腔52具有内半径D2，所述内半径被设定尺寸以至少接纳CAC马达18的定子24（参见图1）。在一个实施方案中，中心壁厚度D1是约0.145英寸(0.368 cm)至约0.155英寸(0.394 cm)，D2是约2.565英寸(6.515 cm)至约2.605英寸(6.617 cm)，以及D3是约3.820英寸(9.703 cm)至约3.860英寸(9.804 cm)。
第一末端42大体呈管状并且包括大体上圆柱形的外壁54，所述外壁包含沿轴线X对准的空腔或孔58。空腔58与经由马达冷却入口40供应的马达冷却流38流体连通。第一末端42也包括大体圆柱形的内壁56，所述内壁同心地布置在空腔58中。内壁54也包括空腔或孔60，所述空腔或孔横过内壁56的纵向长度并且沿轴线X对准。空腔60被配置来接纳共形地设定尺寸的止推轴承19（参见图1）。另外，外壁54终止在具有壁厚D4和半径D5的大体上圆柱形的第二外壁62中，所述半径是从轴线X至外壁62的内表面的距离。在实施方案中，壁厚D4是约0.400英寸(1.016 cm)至约0.440英寸(1.118 cm)。在一个实施方案中，半径D5与外壁厚度D4的比率介于7.32与8.15之间。
第二末端44大体上呈圆锥形并且包括第一大体圆锥形外壁64、第二大体圆锥形外壁66、大体圆柱形外壁68以及正交凸缘部分70。第一大体圆锥形外壁64具有壁厚D6、斜度R1（即，壁64与大体水平轴线的角度）、长度D7（即，从壁64的大体中点到凸缘部分70的外面的长度）以及直径D8（即，从壁64的大体中点打开的直径）。另外，第一大体圆锥形外壁64终止在第二大体圆锥形外壁66中，所述第二大体圆锥形外壁具有壁厚D9、斜度R2以及长度D10（即，壁66的内面到从轴线X以四十五(45)度倾斜的锥面的距离）。外壁68大体上是具有内半径D11的圆柱形并且终止在大体与外壁68正交的凸缘部分70中。外壁64、66、68配合来封闭空腔或孔70，所述空腔或孔沿轴线X对准。在一个实施方案中，壁厚D6是约0.463英寸(1.176 cm)至约0.583英寸(1.481 cm)，斜度R1是约14度至约16度，斜度R2是约44度至约46度，长度D7是约2.330英寸(5.918 cm)至约2.370英寸(6.020 cm)，直径D8是约6.345英寸(16.116 cm)至约6.365英寸(16.167 cm)，壁厚D9是约0.260英寸(0.660 cm)至约0.300英寸(0.762 cm)，长度D10是约3.725英寸(9.462 cm)至约3.745英寸(9.512 cm)以及半径D11是约4.405英寸(11.189 cm)至约4.445英寸(11.290 cm)。在一个实施方案中，直径D8与外壁厚度D6的比率介于10.88与13.75之间。长度D10与外壁厚度D9的比率介于12.42与14.40之间。
将马达壳体10安装在CAC组件12中的工艺包括使用螺栓、螺钉或类似物将马达壳体10连接至CAC组件12的出口壳体11。电动马达18被插入马达壳体10中并且压缩机转子32连接至拉杆20和止推板19。入口壳体13连接至出口壳体11。
本文中所使用的术语仅仅是为了描述具体实施方案，并且并不意图限制本发明。虽然已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的描述，但是所述描述在所公开的形式方面并不意图为详尽的或限于本发明。例如，本发明的方面并不限于旋翼飞机，并且可用于风力涡轮机、发动机涡轮机和具有旋转元件的其它系统。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本领域普通技术人员将显而易见在此没有描述的许多修改、变化、改变、置换或等效布置。此外，尽管描述了本发明的各种实施方案，但应理解，本发明的各方面可仅包括所描述实施方案中的一些。因此，本发明不应被视为受前文描述的限制，而是仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims (15)

1. 一种用于机舱空气压缩机的马达壳体，其包括：
中心体部分，其具有中心壁厚和内空腔，所述内空腔被配置来接纳电动马达；
第一端部，其具有第二内空腔，所述第二内空腔被配置来接纳所述定子的第一末端绕组；以及
第二端部，其具有第三内空腔，所述第三内空腔被配置来接纳所述定子的第二末端绕组；
其中所述第一端部或所述第二端部中任一个的壁厚与所述马达壁厚的比率至少大于1.68:1。
2. 根据权利要求1所述的马达壳体，其中所述第一端部包括具有第一外壁厚度的第一外壁，并且所述第一外壁厚度与所述中心壁厚度的比率介于2.58与3.03之间。
3. 根据权利要求2所述的马达壳体，其中所述第一外壁的内表面的半径与所述第一外壁厚度的比率介于7.32与8.15之间。
4. 根据权利要求1所述的马达壳体，其中所述第一端部包括第二外壁和同心内壁，所述同心内壁位于所述第二内空腔内。
5. 根据权利要求4所述的马达壳体，其中所述第二端部包括具有第一斜度的第一外圆锥壁和具有第二斜度的第二外圆锥壁。
6. 根据权利要求5所述的马达壳体，其中所述第一斜度介于14度与16度之间并且所述第二斜度介于44度与46度之间。
7. 根据权利要求5所述的马达壳体，其中所述第一外圆锥壁包括第一外圆锥壁厚度，并且所述第一外圆锥壁厚度与所述中心壁厚度的比率介于2.99与4.02之间。
8. 根据权利要求5所述的马达壳体，其中所述第二外圆锥壁包括第二外圆锥壁厚度，并且所述第二外圆锥壁厚度与所述中心壁厚度的比率介于1.68与2.07之间。
9. 一种机舱空气压缩机组件，其包括：
出口壳体，其连接至入口壳体；以及
马达壳体，其连接至所述出口壳体，所述马达壳体包括：
中心体部分，其具有中心壁厚和内空腔，所述内空腔被配置来接纳电动马达；
第一端部，其具有第二内空腔，所述第二内空腔被配置来接纳所述定子的第一末端绕组；以及
第二端部，其具有第三内空腔，所述第三内空腔被配置来接纳所述定子的第二末端绕组；
其中所述第一端部或所述第二端部中任一个的壁厚与所述马达壁厚的比率至少大于1.68:1。
10. 根据权利要求9所述的机舱空气压缩机组件，其中所述第一端部包括具有第一外壁厚度的第一外壁，并且所述第一外壁厚度与所述中心壁厚度的比率介于2.58与3.03之间。
11. 根据权利要求10所述的机舱空气压缩机组件，其中所述第一外壁的内表面的半径与所述第一外壁厚度的比率介于7.32与8.15之间。
12. 根据权利要求9所述的机舱空气压缩机组件，其中所述第一端部包括第二外壁和同心内壁，所述同心内壁位于所述第二内空腔内。
13. 根据权利要求12所述的机舱空气压缩机组件，其中所述第二端部包括具有第一斜度的第一外圆锥壁和具有第二斜度的第二外圆锥壁。
14. 根据权利要求13所述的机舱空气压缩机组件，其中所述第一斜度介于14度与16度之间并且所述第二斜度介于44度与46度之间。
15. 根据权利要求13所述的机舱空气压缩机组件，其中所述第一外圆锥壁包括第一外圆锥壁厚度，并且所述第一外圆锥壁厚度与所述中心壁厚度的比率介于2.99与4.02之间。
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