CN113557650A - 用于制造转子的改进方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种制造用于飞行器发动机的发电机的转子的方法。该方法包括：提供转子本体；将至少一个磁体安装在转子本体上；将丝束缠绕在转子本体和至少一个磁体周围以形成具有在径向方向上叠置的多层的缠绕丝束；以及使缠绕的丝束固化以形成纤维增强复合材料套筒的至少一部分，该纤维增强复合材料套筒构造成将至少一个磁体保持在转子本体上。缠绕步骤包括在缠绕期间向丝束施加受控张力。受控张力根据被缠绕层的径向位置而变化。还提供了通过这种方法制造的转子、包括这种转子的飞行器发动机的发电机、以及包括这种发电机的飞行器推进系统。

Description

用于制造转子的改进方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造用于飞行器发动机的发电机的转子的改进方法。本发明还涉及一种用于根据这种方法制造的飞行器发动机的发电机的转子，并且涉及一种飞行器发动机的发电机和一种包括这种转子的飞行器推进单元。

背景技术

如发电机设计领域的技术人员所理解的，永磁发电机通常包括具有表面安装磁体的转子，该转子构造成在相应定子的绕组中感应电场。在高速发电机中，磁体随着它们旋转会暴露于极大的向心力。诸如转子的转速、转子的直径和磁体的重量之类的因素都会影响这些向心力。如果磁体没有通过一些形式的机械支承件固定到位，它们可能会从转子本体上抬起，这可能导致发电机故障。已经有多种解决方案试图将磁体保持在转子本体上。

一种已知的解决方案涉及将预成型的复合材料套筒压在转子本体和磁体上。美国专利文献US6047461A描述了这样一种方法，其中使用液压将纤维增强塑料套筒配装在永磁体组件上方以将其固定到转子轴。

另一种解决方案包括在液氮浴槽中冷冻转子本体，然后在其上方滑动套筒并允许转子随后膨胀到套筒中，将磁体捕获在套筒和转子本体之间。

替代性解决方案涉及将预先浸渍有可固化树脂的纤维材料在张力下缠绕到转子本体上，并使树脂固化以形成将纤维材料保持就位的复合材料套筒。然而，该固化步骤将导致纤维材料松弛，并因此提供以比最初施加的张力低的张力缠绕在转子本体周围的套筒。为了减轻这种松弛，预先浸渍的纤维材料尽可能紧密地缠绕在转子本体周围，并在整个缠绕过程中不断施加最大可能的张力。

在英国专利文献GB2353902A中描述了另一种解决方案，其中通过在磁体中提供凹部来减轻磁体的移动，并使用碳纤维罐形部分通过过盈配合将磁体保持就位。

需要一种改进的制造永磁发电机转子的方法。正是在这种背景下设想了本发明。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种制造用于飞行器发动机的发电机的转子的方法，该方法包括：提供转子本体；将至少一个磁体安装在转子本体上；将包括细长纤维和可固化基质的丝束缠绕在转子本体和至少一个磁体周围以形成具有在径向方向上叠置的多个丝束层的缠绕的丝束；以及使缠绕的丝束固化以形成纤维增强复合材料套筒的至少一部分，该纤维增强复合材料套筒构造成将至少一个磁体保持在转子本体上，其中，缠绕步骤包括在缠绕期间向丝束施加受控张力，并且其中，受控张力根据被缠绕层的径向位置而变化。

受控张力可以在缠绕步骤期间变化，使得施加到缠绕的丝束的至少一层径向内层的受控张力高于施加到缠绕的丝束的至少一层径向外层的受控张力。

在缠绕步骤期间可以改变受控张力，使得随着被缠绕的层的径向位置增加，受控张力逐渐减小。术语“逐渐减小”可涉及逐渐减小张力。该术语可以附加地或替代地涉及一个或多个阶跃变化降低。张力可以逐渐减小，使得每一层的张力不同，或成组层中的每一层的张力相同。例如，第一组层可以以第一受控张力缠绕，而第二组层可以以小于第一受控张力的第二受控张力缠绕，其中第二组层在第一组层的径向外侧。可以在小于第一和第二受控张力的其它受控张力下缠绕其它径向外部层组。例如，在第二组层的径向外侧的第三组层可以以小于第二受控张力的第三受控张力缠绕。

在缠绕期间施加到丝束的受控张力横跨丝束的宽度可以是恒定的。这意味着对于丝束的每一层或子层、即每束丝束，受控张力横跨其宽度是恒定的。这样，施加到每束纤维的张力基本上是恒定的。这与其中将丝束缠绕成使得每束内的纤维具有不同张力的布置不同。

在设想本发明时，发明人识别了“背景技术”部分中描述的已知方法的各种缺点。考虑到涉及在张力下将预浸渍有可固化树脂的纤维材料缠绕到转子本体上，并固化树脂以形成将纤维材料保持就位的复合材料套筒的解决方案，发明人识别了两个主要问题：

第一个是由于套筒施加到磁体的压缩力低于预期，磁体从转子表面剥离。这对使用转子的发电机的电磁性能有害。

第二个是在操作期间可能会出现套筒外层的意外失效，这导致转子最大运行速度降低。

不希望受理论束缚，发明人认为这两个问题都是由于在套筒的缠绕和固化期间紧密缠绕的外层对内层的压缩导致内层中的纤维径向向内移动，从而降低所得固化套筒的内层的预应力。这种降低的预应力降低了套筒施加到转子上磁体的压缩力，从而增加了运行期间磁体从转子表面剥离的风险。内层中预应力的降低还可能导致由内层承受的套筒的总保持力份额的减少。这种对内层的利用不足导致外层的负载增加，从而导致外层可能失效，并且不久之后，整个套筒也可能失效。

通过根据被缠绕层的径向位置改变受控张力，可以微调该层的固化套筒中产生的预应力，以确保在整个套筒厚度上的工作应力和安全系数更加一致。

在缠绕步骤期间改变受控张力使得受控张力随着被缠绕层的径向位置的增加而减小，能够减少外层对内层的压缩，从而与可能是恒定受控张力的情况相比，在内层中保持更高的预应力水平。这可以通过套筒的厚度减少应力和安全系数的变化，导致更均匀地利用套筒的所有层并且对于由套筒提供给转子的给定压缩量提高整体强度。

替代地或另外地，受控张力可以在缠绕步骤期间变化，使得施加到缠绕的丝束的至少一层径向最内层的受控张力低于施加到缠绕的丝束的至少一层径向外层的受控张力。在转子的外表面由应力集中特征限定的情况下，这可能是有益的，比如相邻磁体之间或磁体与间隔件之间的连结，否则这可能导致在紧密预应力的最内层上的局部应力增加。通过减少最内层的受控张力，这些层产生的预应力也减少了，从而允许应力集中更容易被这些层吸收并围绕套筒的周缘扩散。

在缠绕步骤期间可以改变受控张力，使得随着被缠绕的层的径向位置增加，受控张力逐渐增加。

转子本体可以至少部分地是中空的。转子本体具有的壁厚与外径之比可以大于1:3，较佳地从1:3到1:10，更较佳地从1:6到1:9，最较佳地从1:7到1:8。

缠绕和固化的步骤可以按顺序重复至少一次，以形成包括多个同心纤维增强复合材料层的纤维增强复合材料套筒。这允许通过在缠绕期间根据期望改变每一级的受控张力，独立于其它级调节套筒的每个同心层或“级(stage)”中的预应力。当固化预张紧的纤维时，纤维可以在环氧树脂基质内移动。通过在多级中执行缠绕和固化过程，减少了纤维在每个径向内层内移动的量。这还可以提供具有更一致的结构特性的套筒。

较佳地，每个同心层由缠绕和固化的丝束级形成，每一级包括多个缠绕的丝束层，其在随后的外部级的缠绕之前固化。

较佳地，纤维增强复合材料套筒包括由第一级缠绕和固化的丝束形成的第一同心层和由第二级缠绕和固化的丝束形成的第二同心层，其中第二同心层在第一同心层的径向外侧。

缠绕步骤可以包括改变在缠绕第一级的层期间施加的受控张力，使得第一级的层各自以不同的受控张力缠绕。缠绕步骤可以包括改变在缠绕第二级的层期间施加的受控张力，使得第二级的层各自以不同的受控张力缠绕。

缠绕的步骤可以包括在缠绕第一级的各层期间施加第一平均受控张力并且在缠绕第二级的各层期间施加第二平均受控张力，其中第一平均受控张力不同于第二平均受控张力。较佳地，第一平均受控张力大于第二平均受控张力。

缠绕步骤可以包括在缠绕第一级的每一层期间施加第一受控张力并且在缠绕第二级的每一层期间施加第二受控张力，其中第一受控张力不同于第二受控张力。

第一受控张力可以小于第二受控张力。

第一受控张力可以大于第二受控张力。

纤维增强复合材料套筒还可包括由第三级缠绕和固化的丝束形成的第三同心层，其中第三同心层在第二同心层的径向外侧。在这样的实施例中，缠绕步骤还可以包括在缠绕第三级的每一层期间施加第三受控张力，其中第三受控张力不同于第一受控张力和第二受控张力中的每一个。第三受控张力可以小于第二受控张力。第三受控张力可以大于第二受控张力。

在纤维增强复合材料套筒还包括由第三级缠绕和固化的丝束形成的第三同心层的情况下，缠绕步骤可以包括在缠绕第一级的各层期间施加第一平均受控张力，在缠绕第二级的各层期间施加第二平均受控张力，以及在缠绕第三级的各层期间施加第三平均受控张力，其中第三平均受控张力不同于第一受控张力和第二平均受控张力中的每一个。较佳地，第三平均受控张力小于第二平均受控张力。较佳地，第二平均受控张力小于第一平均受控张力。

纤维增强复合材料套筒还可以包括任何数量的在第三同心层径向外侧的附加同心层，每个附加同心层由缠绕和固化丝束的附加级形成，该附加级以不同的受控张力缠绕，该受控张力对于该附加级的每一层可以恒定。

至少一个磁体可以是永磁体。至少一个磁体可以是多个磁体。多个磁体可以布置成使得转子基本旋转对称。这具有在使用期间提供更均匀的套筒负载的优点。

细长纤维和可固化基质可以作为预浸渍的纤维材料提供。这具有提供简化制造方法的优点。细长纤维可包括碳纤维，使得复合材料套筒是碳纤维增强复合材料套筒。这具有提供具有改进的机械和材料特性的套筒的优点。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于根据第一方面的方法制造的飞行器发动机的发电机的转子。

根据本发明的第三方面，提供了一种包括第二方面的转子的飞行器发动机的发电机。

根据本发明的第四方面，提供了一种包括第三方面的发电机的飞行器推进单元。飞行器推进单元较佳地还包括飞行器发动机，该飞行器发动机构造成例如经由旋转轴驱动发电机。

附图说明

在下面的具体实施方式中，将参考附图仅作为示例更详细地描述本发明，附图中：

图1示出了转子的示意性剖视图；

图2示出了转子在制造期间的示意性剖视图；

图3是通过已知方法制造的两个套筒的安全系数值的比较，其中张力在丝束缠绕期间是恒定的；

图4是示出了根据本发明的方法的实施例制造的转子套筒的每一层的安全系数的曲线图；以及

图5是包括发电机的飞行器发动机的示意图，该发电机包括根据本发明的转子。

具体实施方式

图1示出了已经根据本发明的实施例制造的转子1。转子1可具有机械特性、材料特性和/或指示已经通过该方法制成的一个或多个视觉指示。转子1也可以具有复合纤维布置和/或微结构，其指示已经通过这种方法制成。

图1中提供的示图并未突出本发明与已知方法之间的差异。将结合图5详细解释这些差异。

如图1所示，转子1包括转子本体20、磁体层30和套筒40。

转子本体20构造成支承至少一个磁体，该磁体可以设置在如图1所示的磁体层30中。转子本体20构造成转换来自驱动装置的驱动力以使磁体层30旋转，从而产生移动磁场。转子本体20可以呈转子轴的形式，或者可以采用任何其它合适的形式。转子本体20可以至少部分地是中空的，并且可以包括如图1所示的孔口25。转子本体20可以是薄壁的。转子本体可以具有壁，该壁具有内表面21和外表面23。壁具有在其内表面21和外表面23之间的厚度。转子本体20可以具有高达从1:3到1:10的壁厚与外径之比。在该示例中，转子本体20具有的壁厚与外径之比为1:7.7。孔口25的横截面可以是圆形的。孔口25可设置在转子本体20的中央，使得转子本体20围绕其中心孔口旋转对称地布置。转子本体20可关于中心轴线A旋转对称。

转子1包括至少一个磁体，该磁体可以是永磁体，即可以在没有感应场或感应电流的情况下保持其磁性的磁体。至少一个磁体可以设置在转子的磁体层30中，其中至少一个磁体安装在转子本体20上，如图1所示。至少一个磁体可以直接安装(使得它或它们与转子本体20直接接触)，或间接地安装(使得在至少一个磁体和转子本体20之间存在至少一个其它物体)到转子本体20上。可以设置至少两个磁体。有利地，至少一个磁体是多个磁体，并且多个磁体围绕转子本体20、具体地围绕轴线A旋转对称地布置。这可能导致转子本身至少部分地旋转对称。这可以通过提供偶数个磁体、成对布置到旋转轴线A的每一侧并且每对中的磁体具有彼此基本相同的质量和/或形状来促进。在图1中，转子示出为具有四个磁体31-34，这些磁体围绕轴线A旋转对称地布置。磁体层30可以包括至少一个间隔件(未示出)，其作为围绕至少一个磁体31-34的填充件设置在磁体层30中。磁体构造和/或布置可以被认为是施加到丝束的受控张力中的一个因素。具体地，施加到丝束的受控张力较佳地应该足够高以确保在转子静止时和转子使用时磁体都与转子接触。考虑到这个因素，较重的磁体需要更大的套筒壁厚和/或在套筒制造期间施加的更高的预应力。同样，纤维应该足够坚固，不会在转子使用期间破裂，特别是在最大操作速度下。磁体构造和/或布置可以与套筒内层内的应力集中的水平和/或分布直接相关。较佳地，施加到丝束的受控张力包括基于由磁体引起的应力集中水平和/或磁体的质量的因素。

套筒40围绕转子本体20和磁性层30延伸并且构造成将至少一个磁体31-34保持在转子本体20上。如下文关于图2所讨论的，套筒40可以包括多个同心的纤维增强复合材料层。每层纤维增强复合材料可以通过依次重复缠绕和固化丝束至少一次的步骤而制成。具体地，纤维增强复合材料的各层可具有指示层被缠绕、然后固化、然后缠绕、然后固化等等的外观和/或微结构。每个缠绕步骤可包括将丝束围绕转子本体20缠绕至少两次。

套筒40在图2中处于部分制造状态。

关于制造方法，套筒40具有预固化状态和后固化状态。为便于参考，术语“套筒”在本文中用于指后固化状态，而预固化状态在本文中通过参考形成套筒的细长纤维和可固化粘合基质的缠绕丝束来描述。处于后固化状态的套筒包括通过使缠绕的丝束固化而形成的纤维增强复合材料。细长纤维可以是单向的。细长纤维可以是无纺的。细长纤维可包含碳、和/或包含碳纤维材料。细长纤维可以包括任何其它合适的材料，比如碳纳米管和/或芳族聚酰胺纤维。可固化基质可以是诸如环氧树脂之类的树脂或任何其它合适的材料，比如可固化的聚合物材料。可固化基质可包含以下中的一种或多种：氰酸酯、苯并恶嗪树脂和/或双马来酰亚胺。细长纤维和可固化基质可以作为预浸渍的纤维材料提供。

参考图2，提供了一种制造用于飞行器发动机的发电机的转子1的方法。该方法包括：

提供转子本体20；

将至少一个磁体31-34安装在转子本体20上；

将包括细长纤维和可固化基质的丝束101缠绕在转子本体20和至少一个磁体31-34周围以形成具有在径向方向上叠置的多个丝束层101的缠绕丝束；以及

使缠绕的丝束固化以形成纤维增强复合材料套筒的至少一部分，该纤维增强复合材料套筒构造成将至少一个磁体31-34保持在转子本体20上，

其中，缠绕步骤包括在缠绕期间向丝束施加受控张力T，并且其中，受控张力T根据被缠绕层的径向位置而变化。

将丝束101缠绕在转子本体20周围的步骤较佳地执行为使得丝束的纤维不垂直于转子轴线而是与箍方向成微小角度，例如在箍方向上90－95％，或与径向方向成微小角度，并且在轴向方向上5－10％。这样，纤维仍可在径向方向上叠置，但可能不在周向方向上逐层直接对齐。这可以增加套筒的弯曲强度。随着套筒在使用期间膨胀，它还能够降低裂纹在相邻纤维之间传播的风险。

本领域技术人员将理解，术语“径向位置”意指相对于转子本体20的中心轴线的位置。本领域技术人员将理解，对转子本体20没有要求具有圆形横截面以便使缠绕在转子本体20周围的丝束具有径向位置。在考虑圆筒形转子本体20的简单示例中，如果丝束缠绕在转子本体20周围一次以形成内层，那么丝束的该部分将具有给定的径向位置。如果然后将丝束第二次缠绕在转子本体20周围，使得它形成位于内层顶部上或覆盖在内层上的外层，则该外层在内层的径向外侧。本领域技术人员将理解，外层具有与内层不同的径向位置。

本领域技术人员还将理解，“纤维增强复合材料套筒的至少一部分”包括纤维增强复合材料套筒的整体和部分。复合材料套筒可以包括不是通过本方法制造的其它组成部分，比如加强层和/或功能层。复合材料套筒也可以分部件制造，在一个简单的示例中，这些部件可以沿着转子轴并排布置以形成复合材料套筒。同样，这些部件可以围绕转子轴以同心层布置。

将丝束101缠绕在转子本体20周围的步骤可以分多级或阶段进行。可以在每一级之间执行对缠绕的丝束的固化。具体地，将丝束缠绕在转子本体20周围的步骤可以在至少两级中进行，并且可以在每一级之间执行对缠绕的丝束的固化。同样，将丝束缠绕在转子本体20周围的步骤可以在至少三级中进行，并且可以在每一级之间执行对缠绕的丝束的固化。例如，丝束可以在第一级中缠绕在转子本体20周围。例如，该丝束可以围绕转子本体20和磁体层30多次缠绕以形成包括多个叠置的丝束层的第一级缠绕的丝束。然后，可以使那些缠绕的层固化以形成第一固化层110。然后可以在第二缠绕级将丝束缠绕在第一固化层110周围以形成第二级缠绕的丝束，该第二级缠绕的丝束也包括多个叠置的丝束层。然后，可以使那些缠绕的丝束层固化以形成第二固化层120。可以继续该过程以形成其它固化层(图2中未示出)。

本发明的方法不同于已知方法，在已知方法中，在整个卷绕过程中不断地将高(通常是最大可能的)张力T施加到丝束，理解这将使预应力最大化，因此，套筒对磁体向外移动的阻力最大化。如下面关于图3和图4所讨论的，已发现这对套筒中不同层的安全系数以及整个套筒的安全系数有影响。

本文使用的参数“安全系数”的计算方法如公式1所示。

其中SF是安全系数；σ_验证是材料经受0.2％延伸时的应力；σ_工作是测试材料在使用中所经受的应力。在当前情况下，工作应力是套筒层在转子的最大预期转速下所承受的应力。

发明人已经识别出在本申请中套筒的每一层的理想安全系数是安全系数为2。已经发现这在使用期间的工作应力和验证应力之间提供了足够的裕度，而不会过度过设计套筒以损害转子的其它性能特性。发明人还识别出，套筒内每组层的安全系数并不相同。当缠绕纤维丝束时，丝束的外层趋于压缩丝束的内层。这会导致纤维在这些内层内的位置发生偏移以及转子被内层压缩，从而降低这些层中产生的预应力。因此，在每组固化的层内，安全系数可能会存在变化。这也可能是由于在加载期间每层不同部件所经受的工作应力的差异，例如由于下层转子本体和/或磁体的布置。如下所述，安全系数的这种变化在图3和图4中示出。

图3示出了使用传统过程制造的两个套筒的各个层的安全系数值的比较，其中将恒定张力施加到丝束。已经使用670MPa的恒定张力来制造套筒A。已经使用730MPa的恒定张力来制造套筒B。两个套筒都通过将丝束在三级中缠绕在转子本体周围来制造，每一级由大约15－20层叠置的丝束形成，并且具有约为1mm的厚度，套筒在每一级之间固化。在两个套筒中，每一级内各层的安全系数在径向方向上增加，但在径向向外的方向上，各组之间的安全系数存在阶跃变化下降，即，从内部组到中间组以及从中间组到外部组。这是由于固化期间每一级中的纤维在基质内可以轻微移动的程度不同。每一级的最内层的纤维直接放置在基材上，因此在固化期间不能径向向内移动。因此，这些最内层中的张力通常得以保持。随着在顶部添加更多层，这些层内的纤维可以在固化期间移动，并且在固化期间纤维可以移动的程度根据层在每一级内的径向位置而增加。由于碳纤维或类似的复合材料非常坚硬，因此即使是微小的移动也能显著降低张力。因此，每一级内的峰值张力位于最内侧，并且张力朝着每一级的外层递减。固化的套筒中产生的预应力与未固化丝束中的预应力有关，因此每一级内的预应力在其最内点处达到峰值，并且朝向外层略微减小。较高的预应力会增加运行期间的整体应力，因此朝向每一级外层的预应力降低导致朝向每一级外层的安全系数增加。此外，每一级都被添加在顶部的其它级压缩。这降低了内部级中的预应力，同时保持外部级中的高预应力。因此，如图3所示，外部级的平均安全系数小于中间级，中间级小于内部级。因此，在两个套筒中，最小安全系数出现在外部级或组的内层处，在沿套筒厚度约2mm点处。因此，在使用中，失效很可能会先于其它任何地方在那儿开始，这意味着具有更高安全系数的内层将没有得到充分利用。给定套筒中安全系数的这种变化可能意味着最大安全运行速度受到不必要的限制。

因此，确保在套筒的整个厚度上更均匀的安全系数分布以促进更有效地使用套筒的所有层并由此增加最大运行速度和/或提高套筒的使用寿命将是有益的。

图4是示出了根据本发明的方法的实施例制造的转子套筒的每一层的安全系数的曲线图。与图3所示的套筒一样，图4中以套筒C示出的套筒在三个不同的级中缠绕和固化，每一级由大约15-20层叠置的丝束形成并且具有大约1mm的厚度。然而，与较早的示例不同，在缠绕步骤期间施加到丝束的受控张力T对于每个随后组的层或“级”减小。特别是，内部级的层以730MPa的受控张力缠绕在转子本体上，中间级的层以700MPa的受控张力缠绕在转子本体上，而外部级层以670MPa的受控张力缠绕在转子本体上。结果，一旦套筒已经固化，每一级的层的安全系数更均匀。这意味着在运行期间套筒内的应力在套筒的整个厚度上分布更均匀，从而相对于图3中所示的套筒A和B避免了外层的过度利用和内层的利用不足。这优化了套筒中的预应力(从而防止磁体剥离)和套筒强度(以防止套筒“爆裂”失效)之间的权衡，从而促进套筒性能的提高。它还确保所有层的安全系数值比现有技术的转子套筒更接近于理想值。

根据被缠绕的层的径向位置改变张力T可以采取各种不同的形式。在一个实施例中，受控张力在缠绕步骤期间变化，使得施加到缠绕的丝束的至少一层径向内层的受控张力T高于施加到缠绕的丝束的至少一层径向外层的受控张力。参考图2，施加到丝束的张力T(例如在点103处)可以从内层到外层减小。可选地，受控张力在缠绕步骤期间变化，使得受控张力T随着被缠绕层的径向位置增加而逐渐减小。具体地，包括向丝束施加受控张力T的缠绕步骤可以这样执行，使得受控张力T从内部径向位置通过所有后续径向缠绕位置减小。在简化的示例中，丝束可以缠绕在转子本体20周围以形成多个层，每一层相对于所有其它层具有不同的径向位置。在此示例中，最内层以受控张力T₁组装。直接布置在最内层的顶部上的第二层以受控张力T₂组装。直接布置在第二层的顶部上的第三层以受控张力T₃组装。在该示例中，对于其中将受控张力施加到丝束的缠绕步骤，如此执行，使得受控张力T从内部径向位置到所有后续径向缠绕位置减小。在这样的示例中，受控张力T将需要改变以使得T₁大于T₂和T₃，并且使得T₂大于T₃。

在另一个实施例中，受控张力T可以在缠绕步骤期间变化，使得施加到缠绕的丝束的至少一层径向内层的受控张力T低于施加到缠绕的丝束的至少一层径向外层的受控张力。在缠绕步骤期间可以改变受控张力，使得随着被缠绕的层的径向位置增加，受控张力逐渐增加。

该方法的步骤可以作为不同的步骤来执行，或者可以至少部分地同时执行。在有利的实施例中，该方法的步骤按照它们在本文中描述的顺序来执行。

图5示出了包括发电机602和飞行器发动机608的飞行器推进单元600的示例。发电机602包括根据本发明制造的转子604和定子606。定子606包括磁性定子芯，磁性定子芯具有缠绕在定子芯中的纵向槽周围的多组绕组的。发电机602借助旋转轴610连接到飞行器发动机608，其中发动机608驱动轴610从而通过使转子604旋转产生电流来驱动发电机602。

在混合动力飞行器的背景下，本文所述的发电机可在推进系统中使用，其中发电机由涡轮轴驱动，从而向飞行器提供推进动力，以向驱动飞行器的推进器的电动马达提供动力。

可以对所有上述实施例进行各种修改，无论是借助添加、删除和/或替换，以提供进一步的实施例，其任何和/或全部旨在由所附权利要求书涵盖。

本发明还可以根据以下条款来限定：

1.一种制造用于飞行器发动机的发电机的转子的方法，该方法包括：

提供转子本体；

将至少一个磁体安装在转子本体上；

将包括细长纤维和可固化基质的丝束缠绕在转子本体和至少一个磁体周围以形成具有在径向方向上叠置的多个丝束层的缠绕的丝束；以及

使缠绕的丝束固化以形成纤维增强复合材料套筒的至少一部分，该纤维增强复合材料套筒构造成将至少一个磁体保持在转子本体上，

其中，缠绕步骤包括在缠绕期间向丝束施加受控张力，并且其中，受控张力根据被缠绕层的径向位置而变化，使得施加到缠绕的丝束的至少一层径向内层的受控张力高于施加到缠绕的丝束的至少一层径向外层的受控张力。

2.根据条款1所述的方法，其中，在缠绕步骤期间改变受控张力，使得随着被缠绕的层的径向位置增加，受控张力逐渐减小。

3.根据条款1所述的方法，其中，在缠绕期间施加到丝束的受控张力横跨丝束的宽度是恒定的。

4.根据前述条款中的任一项所述的方法，其中，转子本体至少部分地是中空的。

5.根据条款4所述的方法，其中，转子本体具有从1:3到1:10、较佳地从1:6到1:9、更佳地从1:7到1:8的壁厚与外径比。

6.根据前述条款中任一项所述的方法，其中，缠绕和固化的步骤按顺序重复至少一次，以形成包括多个同心纤维增强复合材料层的纤维增强复合材料套筒。

7.根据条款6所述的方法，其中，每个同心层由缠绕和固化的丝束级形成，每一级包括多个缠绕的丝束层，这些缠绕的丝束层在随后的外部级的缠绕之前固化。

8.根据条款7所述的方法，其中，纤维增强复合材料套筒包括由第一级缠绕和固化的丝束形成的第一同心层和由第二级缠绕和固化的丝束形成的第二同心层。

9.根据条款8所述的方法，其中，缠绕步骤包括在缠绕第一级的每一层期间施加第一受控张力，并且在缠绕第二级的每一层期间施加第二受控张力，其中第一受控张力不同于第二受控张力。

10.根据条款9所述的方法，其中，第一受控张力大于第二受控张力。

11.根据前述条款中任一项所述的方法，其中，至少一个磁体是永磁体。

12.根据前述条款中的任一项所述的方法，其中，至少一个磁体是多个磁体，并且其中，多个磁体布置成使得转子基本旋转对称。

13.根据前述条款中任一项所述的方法，其中，细长纤维和可固化基质作为预浸渍的纤维材料提供。

14.根据前述条款中任一项的方法，其中，细长纤维包括碳纤维，使得复合材料套筒是碳纤维增强复合材料套筒。

15.一种用于飞行器发动机的发电机的转子，该转子根据前述条款中任一项所述的方法制造。

16.一种包括根据条款15所述的转子的飞行器发动机的发电机。

17.一种包括根据条款16所述的发电机的飞行器推进系统。

Claims (17)

1.一种制造用于飞行器发动机的发电机的转子的方法，所述方法包括：

提供转子本体；

将至少一个磁体安装在所述转子本体上；

将包括细长纤维和可固化基质的丝束缠绕在所述转子本体和所述至少一个磁体周围以形成具有在径向方向上叠置的多个丝束层的缠绕的丝束；以及

使所述缠绕的丝束固化以形成纤维增强复合材料套筒的至少一部分，所述纤维增强复合材料套筒构造成将所述至少一个磁体保持在所述转子本体上，

其中，缠绕步骤包括在缠绕期间向所述丝束施加受控张力，并且其中，所述受控张力根据被缠绕层的径向位置而变化，使得施加到所述缠绕的丝束的至少一层径向内层的受控张力高于施加到所述缠绕的丝束的至少一层径向外层的受控张力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在缠绕步骤期间改变所述受控张力，使得随着被缠绕的层的径向位置增加，所述受控张力逐渐减小。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，在缠绕期间施加到所述丝束的所述受控张力横跨所述丝束的宽度是恒定的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述转子本体至少部分地是中空的。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述转子本体具有从1:3到1:10、较佳地从1:6到1:9、更佳地从1:7到1:8的壁厚与外径比。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，缠绕和固化的步骤按顺序重复至少一次，以形成包括多个同心纤维增强复合材料层的纤维增强复合材料套筒。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，每个同心层由缠绕和固化的丝束级形成，每一级包括多个缠绕的丝束层，所述多个缠绕的丝束层在随后的外部级的缠绕之前固化。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述纤维增强复合材料套筒包括由第一级缠绕和固化的丝束形成的第一同心层和由第二级缠绕和固化的丝束形成的第二同心层。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，缠绕步骤包括在缠绕第一级的每一层期间施加第一受控张力，并且在缠绕第二级的每一层期间施加第二受控张力，其中所述第一受控张力不同于所述第二受控张力。

10.根据权利要求9的方法，其特征在于，所述第一受控张力大于所述第二受控张力。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个磁体是永磁体。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个磁体是多个磁体，并且其中，所述多个磁体布置成使得所述转子基本旋转对称。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述细长纤维和可固化基质作为预浸渍的纤维材料提供。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述细长纤维包括碳纤维，使得所述复合材料套筒是碳纤维增强复合材料套筒。

15.一种用于飞行器发动机的发电机的转子，所述转子根据前述权利要求中任一项所述的方法制造。

16.一种包括根据权利要求15所述的转子的飞行器发动机的发电机。

17.一种包括根据权利要求16所述的发电机的飞行器推进系统。

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