CN114977581A - 电机转子套筒 - Google Patents

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Abstract

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：多个碳纤维增强的聚合物层（66a、66b），每个层（66a、66b）包括相对于旋转轴线（X）基本上取向成90°的纤维（68）；以及具有较低弹性模量的至少一个纤维（74）层（72a），该至少一个纤维层设置在碳纤维增强的聚合物层（66a、66b）之间。该较低弹性模量纤维（74）相对于旋转轴线（X）取向在50°和75°之间。

Description

电机转子套筒
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。鉴于使用中的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。
已知由高强度金属(诸如钢)或复合材料(诸如碳纤维增强塑料(CFRP))形成转子套筒。形成此类套筒的一种方法是将基质浸渍的碳纤维卷绕到芯轴上。这种工艺被称为“卷绕成型法”。常规地，此类纤维将以垂直于所得套筒的轴向方向的取向卷绕在芯轴周围。然后可通过溶解移除芯轴，或者可保留芯轴以成为复合部件的一部分。
然而，已发现此类套筒易于在轴向方向上“分裂”，从而产生单独的环而不是单个管状套筒。此类故障可导致永磁体的密封故障，从而导致电机故障。
用于改善该问题的现有技术提议是将垂直卷绕的碳纤维层与轴向卷绕的玻璃纤维层进行插置。在Jerome T.Tzeng的标题为“Composite Energy Storage FlywheelDesign for Fatigue Crack Resistance”的公布中提出了此提议，该公布公开于2008年第14届有关电磁实验技术的研讨会中。
然而，发明人已经发现，此类插置的层仍然经历故障，因此需要改进的电机套筒。
根据第一方面，提供了一种用于电机的转子的转子套筒，该转子套筒限定旋转轴线并且包括：
多个碳纤维增强的聚合物层，每个层包括相对于旋转轴线基本上取向成90°的纤维；
至少一个具有较低弹性模量的纤维层，该至少一个具有较低弹性模量的纤维层设置在碳纤维增强聚合物层之间，其中该较低弹性模量的纤维相对于旋转轴线取向在50°和75°之间。
已经发现的是，通过在碳纤维层之间设置以指定角度设置的低弹性模量纤维层，转子套筒故障显著减少。
每个碳纤维增强的聚合物层的碳纤维可相对于旋转轴线取向在89°和90°之间。已经发现的是，使纤维在该角度范围内取向导致纤维的拉伸强度改善。
一个或多个碳纤维增强的聚合物层的碳纤维可相对于旋转轴线取向在89.2°和89.9°之间。在一个实施方案中，一个或多个碳纤维增强的聚合物层的碳纤维可相对于旋转轴线取向成大约89.5°。
一个或多个碳纤维增强的聚合物层可限定不超过2mm的径向厚度，并且可限定介于1mm和2mm之间的径向厚度。已发现，大于2mm的厚度可导致横向强度的损失。
套筒可包括5％至20％的低弹性模量纤维增强的复合材料。这种低弹性模量纤维的量允许大部分复合纤维包含碳纤维，从而产生高强度，同时提供足够的轴向强度以防止失效。
低弹性模量纤维可相对于旋转轴线取向成大约60°。
每个低弹性模量纤维层可包括与第二纤维交织的第一纤维，该第一纤维相对于旋转轴线沿顺时针方向取向成50°至75°，并且该第二纤维相对于旋转轴线沿逆时针方向取向成50°至75°。
第一低弹性模量纤维可相对于旋转轴线沿顺时针方向取向成大约60°，而第二低弹性模量纤维可相对于旋转轴线沿逆时针方向取向成大约60°。
该低弹性模量纤维可包括玻璃纤维、芳族聚酰胺、超高分子量聚乙烯(诸如DyneemaTM)和聚(对亚苯基-2,6-苯并二噁唑)(PBO)中的任一种。
碳纤维和/或低模量纤维可设置在基质材料诸如环氧树脂、氰酸酯或酚醛树脂内。
该校低模量纤维可包括玻璃纤维、芳族聚酰胺、PBO、E-玻璃、S-玻璃、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。
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：
提供相对于旋转轴线基本上成90°对齐的第一碳纤维长丝层；
提供第二纤维长丝层，所述第二纤维长丝层的弹性模量低于卷绕在所述第一碳纤维长丝层周围的所述碳纤维长丝的弹性模量；以及
提供围绕所述第二纤维长丝层的第三碳纤维长丝层，所述第三碳纤维长丝层与所述旋转轴线基本上成90°对齐；其中
所述第二层的所述纤维相对于所述纵向轴线取向在50°和75°之间。
该第二层的纤维可包括与第二纤维交织的第一纤维，该第一纤维相对于旋转轴线沿顺时针方向取向成50°至75°，并且该第二纤维相对于旋转轴线沿逆时针方向取向成50°至75°。
转子可包括一个或多个永磁体，并且该方法可包括在一个或多个永磁体上在外径上滑动套筒。
该方法可包括在第一步骤中，围绕芯轴卷绕第一长丝层、第二长丝层和第三长丝层，然后固化长丝以形成复合环。
该方法可包括在第一步骤之后的第二步骤中，在锥形应力装置上方推动固化环以增大环的内径并在该环上产生预应力，以及在转子的外径上滑动套筒。
根据第三方面，提供了一种电机，该电机包括配有根据第一方面的套筒的转子。
该电机可被配置为作为发电机和马达中的一者或两者来运行。
该电机可包括永磁电机，该永磁电机包括设置在转子的外径处的一个或多个表面永磁体。
根据第四方面，提供了一种飞行器推进系统，该系统包括：根据第三方面的电机。
本领域的技术人员将理解，除非相互排斥，否则关于任何一个上述方面描述的特征如作适当变动，可以应用于任何其他方面。此外，除非相互排斥，否则本文中描述的任何特征可以应用于任何方面以及/或者与本文中描述的任何其他特征组合。
现在将参考附图仅以举例的方式来描述实施方案，其中：
图1是包括并行混合推进系统的第一飞行器的平面图；
图2是用于图1的飞行器的并行混合推进系统的示意图；
图3是适用于图2的推进系统的电机的示意性剖视图；
图4是图3的电机的剖视图；
图5a至图5c是未根据本发明的套筒的剖视图，示出了使用中可能发生的损坏；
图6a和图6b是示出图4的套筒的取向的定义的示意图；
图7是图4的转子套筒的横截面透视图，示出了各种层；
图8是根据本公开的穿过套筒的横截面的摄影图像；
图9是示出制造图4的套筒的方法的流程图；
图10a和图10b是示出控制纤维角度的方法的示意图；
图11是示出将套筒安装在电机的转子上的方法的流程图；并且
图12是用于执行图11的方法的组装装置的横截面侧视图。
参考图1，示出了飞行器1。该飞行器具有常规构型，具有机身2、翼部3、尾部4和一对推进系统5。推进系统5中的一个在图2中详细示出。
图2示意性地示出了推进系统5。该推进系统5包括气体涡轮引擎10形式的内燃机。气体涡轮引擎10以轴流式串联包括风扇/螺旋桨12形式的推进器、压缩机14、燃烧设备16以及高压涡轮18和低压涡轮20。
气体涡轮引擎10以常规方式工作，使得空气被风扇12加速以产生两股气流：进入压缩机14的第一核心气流和绕过压缩机14以提供推进推力的第二气流。核心空气流过压缩该核心空气的压缩机14，然后将该空气递送到燃烧设备16，在该燃烧设备中该核心空气与燃料混合并且该混合物燃烧。然后，所得的热燃烧产物在通过喷嘴排出之前通过涡轮机18、20膨胀，从而驱动涡轮机以提供额外的推进推力。高压涡轮18和低压涡轮18、20分别通过合适的互连轴22、24驱动压缩机14和风扇12。
本公开可应用的其他气体涡轮引擎可具有另选构型。以举例的方式，此类引擎可具有另选数量的互连轴(例如，三个)和/或另选数量的压缩机和/或涡轮。另外，该引擎可包括设置在从涡轮到压缩机和/或风扇的驱动系中的齿轮箱。
推进系统5还包括一个或多个电机。具体地讲，系统5包括电动马达28。马达28是常规类型的，诸如永磁电机，并且被配置为驱动推进器，诸如风扇12。在本实施方案中，马达28经由低压轴24联接到风扇12。在该实施方案中，电动马达28为“芯轴安装的”类型，其中马达28的转子29直接安装到低压轴24的表面上，并且被设置在转子29的径向外侧的定子50围绕。定子包括电绕组(未示出)，该电绕组可通电以产生旋转磁场。该旋转磁场与转子29的磁场相互作用，以在充当马达时引起旋转。因此，风扇12可由气体涡轮引擎10经由低压涡轮20和马达28中的任一者或两者供电。
电动马达28联接到为化学电池、燃料电池和电容器中的一个或多个形式的储能装置30，该储能装置在运行期间为电动马达28提供电能。在一些情况下，可为每个推进系统5提供可为不同类型(化学电池、燃料电池等)的多个储能系统。在其他情况下，可为多个推进系统提供公共储能装置30。
推进系统任选地包括一个或多个另外的电机诸如发电机32，该电机联接到马达28和储能装置30中的一者或两者，使得可在操作中提供额外的电能。发电机32通常由气体涡轮引擎10的低压轴24驱动。发电机32可经由齿轮箱和/或离合器联接到轴24，以允许发电机32与轴24选择性地连接和断开连接。在一些情况下，马达28可充当发电机。
电动马达28的细节示于图3中。应当理解，发电机32广义地类似于马达28。
马达28包括转子29和定子50。
转子29包括限定旋转轴线X的轴40。轴40通常由结构材料诸如钢、铝或钛构造，并且被配置为在使用中由马达28旋转，并且联接到推进器12。
轴的径向外侧是多个钢层压体42。钢层压体通常较薄，以使涡电流最小化，从而减少损耗和热量产生。另选地，转子可不包括层压钢，并且磁体可替代地直接附接到轴40。在这些情况下，钢合金诸如9310可用于轴40。
层压体42的径向外侧是多个永磁体44。永磁体44设置在层压体42的周向外表面上，因此转子可被称为“表面永磁体”类型。永磁体44通常通过粘合剂粘附到钢层压体上。
为了在使用中将转子保持在适当位置，与转子上的离心负载相反，转子还包括转子套筒46，该转子套筒设置在永磁体44的径向外侧并至少部分地围绕永磁体。转子套筒46在下文中更详细地描述，并且在图4中更详细地示出。
套筒46的径向外侧是气隙48，其允许转子和定子50之间的相对旋转。定子50设置在气隙48的径向外侧，并且包括多个定子线圈(未示出)，当通电时，该定子线圈通过定子线圈的磁场与永磁体44之间的相互作用来驱动转子。
参见图6a和图6b，限定了各个方向。套筒46为大致圆柱形形状，并且沿其长度限定纵向旋转轴线X。当安装在马达28上时，该轴线X对应于套筒的旋转轴线。平行于旋转轴线的方向被描述为轴向方向。
环向方向Y被定义为垂直于X方向，围绕圆柱体周向延伸。类似地，径向方向Z被限定为垂直于轴向方向X和环向方向Y两者，该轴向方向X和环向方向Y从旋转轴线径向向外延伸。
现在参见图4，更详细地示出了转子套筒46。套筒任选地包括包含不同材料的内层52和外层54。
内层52包括复合材料，该复合材料包括具有相对低弹性模量的第一材料的长丝56。也就是说，第一材料是相对弹性的，并且当施加张力时可变形至相对较大的程度。第一长丝的材料也必须是相对柔性的，以允许其卷绕成形。合适的材料的示例包括玻璃纤维诸如E-玻璃或S-玻璃、芳族聚酰胺、聚苯并噁唑(PBO)、尼龙或Dynema，或这些材料中的一种或多种的混合物。在一个示例中，就玻璃纤维而言，纤维具有大约50-90吉帕斯卡GPa的刚度模量。
内层52的纤维56嵌入诸如树脂(诸如酚醛树脂、环氧树脂、氰酸酯树脂或PEEK 58)的基质材料内。纤维56和树脂58一起形成复合材料。
外层54自身包括夹心构造，该夹心构造包括由不同材料和构造构成的多个单独的另外的层。
外层56在图7中更详细地示出。外层包括第一层66a。第一层66a包含复合材料，该复合材料包含嵌入诸如树脂(诸如酚醛树脂、环氧树脂、氰酸酯树脂或PEEK)的聚合物基质70内的碳纤维长丝68。
第一层内的每根纤维68基本上在环向方向Y上取向，即与轴向方向成大约90°。然而，已经发现的是，当纤维68以略小于90°的角度卷绕时(并且在该实施方案中，纤维68以89.6°卷绕)，提供了附加的优点。已发现，由于下文将进一步详细解释的原因，当碳纤维68以89°和90°之间，并且优选地以89.2°和89.9°之间的角度卷绕时，可获得附加的有益效果。出于下文将解释的原因，第一层66a通常具有小于2mm，并且优选地介于1mm和2mm之间的厚度。
紧邻第一层66a的是第二层72a。第二层72a包括复合材料，该复合材料包括嵌入基质材料内的细丝74。然而，细丝74与细丝70的不同之处在于它们的材料和它们的取向两者。细丝70由弹性模量比纤维70低的纤维构成，诸如玻璃纤维(诸如E-玻璃或S-玻璃)、芳族聚酰胺、聚苯并噁唑(PBO、尼龙或Dynema中的任一种。鉴于玻璃纤维对较高温度的耐受性，已发现玻璃纤维是特别合适的。纤维也被相对于旋转方向取向成介于50°和75°之间，并且相对于径向成大约90°。在本示例中，纤维相对于轴向方向取向成±60°。纤维通常被提供为织造片材，其包括与第二纤维交织的第一纤维，该第一纤维相对于X轴沿顺时针方向以50°至75°织造，并且该第二纤维相对于X轴沿逆时针方向以50°至75°织造。第二层72a通常具有介于0.1mm和0.2mm之间的厚度。
第二层72a之后是后续的第一层66b，其之后是另一个第二层72b，并且图案继续。然后构建必要的多个层，以提供必要厚度，从而实现所需的强度。
总之，外层54的纤维包含按体积计(体积％)介于80％和95％之间的碳纤维长丝，其中较低弹性模量的纤维提供剩余的5体积％至20体积％。因此，保持了碳纤维所提供的强度，因为这些纤维构成复合材料中纤维的大部分。在由本发明人测试的一个示例中，套筒纤维含量由15体积％的玻璃纤维和85体积％的碳纤维组成。
在一个示例中，低弹性模量长丝具有大约93吉帕斯卡(GPa)的弹性模量，而纤维所位于的基质材料具有大约8GPa的弹性模量。对于50％的体积分数，这使得低弹性模量长丝层的总弹性模量为大约50GPa。碳纤维长丝具有大约324GPa的弹性模量。鉴于碳纤维长丝在环向方向上卷绕，可实现大约65％的更大体积分数。如果使用弹性模量为8GPa的相同基质材料，则这使得碳纤维复合层的总弹性模量为大约213GPa。因此，碳纤维长丝具有比较低弹性模量长丝高大约3至4倍的弹性模量。碳纤维刚度与较低模量纤维刚度的比率可在2:1至10:1的范围内。
图8示出了由发明人制备的示例性套筒46的剖视图，其中突出了各个层。在测试中，套筒46相对于常规套筒具有改善的性能。
现在参见图5a至图5c，制备了常规套筒146以用于与套筒46进行比较。套筒146包括嵌入树脂中的碳纤维，其中纤维在环向方向上取向，即相对于轴向方向成90°。加热并旋转套筒，以模拟使用中的实际条件。
套筒146在高达160℃的温度下相当可靠地工作。然而，当温度增加到170°时，裂纹C开始在环向方向上形成。裂纹继续蔓延，并且在180°处，套筒开始失效，其中套筒的部分脱离。此类失效在使用中将是不可接受的，尤其是因为航空航天应用中的高速马达中的温度通常将超过180℃，并且速度介于12000RPM和30000RPM之间。据发现，常规套筒的强度随着径向厚度的增加而减小，其中强度随着厚度的每次加倍而减小15％。
如上所述，提供了一种解决方案，通过在每个碳纤维层之间的轴向方向上提供玻璃纤维，可在一定程度上减轻这种在环向方向上的裂纹问题。然而，本发明人已发现，这导致环向方向上强度降低，因此可导致玻璃纤维层内的在轴向方向上延伸的裂纹。这些失效可在层之间传播，这可导致套筒的总体失效。
套筒46也已由申请人测试，该套筒包括第二层，该第二层具有分别成+60°和-60°角度的玻璃纤维。碳纤维复合层各为大约1mm厚，并且碳纤维的取向为89.6°。套筒具有大约8.4mm的总厚度。
在测试中，发现相对于具有轴向取向的玻璃纤维层的套筒，在环向方向上的强度增加，而相对于常规碳纤维套筒，在环向方向上的抗裂性得到改善。在代表性测试中，在高温和旋转速度(180℃和16000RPM)下，未遇到任何层的开裂。这被认为部分是由于玻璃纤维的取向，玻璃纤维的取向提供轴向增强，从而防止开裂。
在更靠近环向方向的角度(即，大于75°)下，据认为玻璃纤维和碳纤维的弹性模量的差异可导致高剪切应力，这可为失效的起始点。玻璃纤维的低弹性模量允许符合不同直径的相邻层的碳纤维。
另一方面，在较小角度处(更靠近轴向方向)，遇到横向失效，如上文所示。因此，本文所公开的纤维取向的范围提供了对本发明人所识别的两种失效机制的保护。低模量层相对于彼此和碳纤维层的不同取向也防止层之间任何裂纹的传播，从而进一步改善抗失效性。
图9示出了制造套筒46的方法的第一阶段。在第一步骤中，将任选的玻璃纤维内层52卷绕到芯轴上，直到达到所需的径向厚度。玻璃纤维可用树脂预浸渍(“预浸渍”)，或者树脂可在卷绕到芯轴上之前直接用树脂润湿。任选地，可省略该步骤。
在第二步骤中，将碳纤维层沿大致周向方向卷绕到芯轴上。同样，碳纤维可在湿卷绕工艺中预浸渍或浸渍。
在第三步骤中，将玻璃纤维层卷绕到芯轴上。通常，这通过将浸渍有树脂的玻璃纤维的片材或带材以期望的角度铺设到芯轴上来实现。
然后在第四步骤中将中间层铺设到芯轴上。然后根据需要将步骤一至四重复多次，直到达到所需套筒厚度。
图10a和图10b示出了一种可改变碳纤维长丝68的角度的方法。本发明提供了碳纤维粗纱76a、76b，其在卷绕在套筒周围时具有轴向宽度。通过改变碳纤维带的宽度，角度是变化的，较宽的粗纱导致给定直径套筒的角度更接近轴向方向。通常，可商购获得在每根粗纱中具有预定数量纤维的纤维粗纱。在一个示例中，将包括四根“24k”粗纱78(即，包括24,000根纤维的粗纱)的带卷绕在芯轴周围。这导致88.94°的纤维取向，如图10a所示。
图10b示出了第二布置方式，其中使用包括两个12k粗纱的带76b。这导致套筒与轴向方向成89.6°的纤维复合材料取向角。在测试期间，发现与具有88.94°取向的套筒相比，该套筒具有30％的拉伸强度改善。因此，碳纤维取向的较小差异可对总体套筒强度具有较大影响。在测试期间，已发现当纤维复合材料具有不小于89.2°的角度时，提供可接受的强度。
将套筒安装到转子上的一种选择是将套筒直接卷绕到转子上。然而，该过程的一个问题是基质材料通常需要高温来固化。另一方面，使用该方法，固化过程必须在低于永磁体44的居里温度的温度下进行，否则磁体的磁化将丢失。因此，套筒必须缓慢构建并在多个阶段中固化，从而导致耗时且缓慢的过程。该方法还趋于导致减小的预应力，因为预应力在固化步骤期间减小。已发现，使用该安装方法的预应力实际上限于约500-800MPa。
第二种方法在图11中示出，其利用了图12所示的装置。首先通过图9所示和上文所述的工艺制备套筒46。这可使用直接置于芯轴上的预浸渍纤维或通过树脂浴拉伸然后置于芯轴上的干燥纤维以所谓的湿长丝卷绕工艺来进行。
在第二步骤中，在芯轴上固化该结构。由于芯轴不必保持磁化，因此固化过程可在较高温度下发生。
在第三步骤中，任选地将套筒切割成较小的环，并在锥形组装工具64上方强压，如图12所示。组装工具64具有外径，该外径从较小直径向外锥形扩大到较大直径，该较大直径匹配或略微超过转子29的永磁体46的外径。通过强压套筒46越过组装工具64，施加预张力，这增加了安装时由套筒46施加到永磁体44上的径向向内的力。
在第四步骤中，将套筒46强压到永磁体44上，直到套筒46完全安装在所需位置。此时，套筒46以过盈配合完全安装在转子29上。
具有高水平预应力的这种安装方法先前已由发明人利用常规复合套筒尝试过，但尚未成功。在这些情况下，复合套筒被安装过程损坏，从而导致纤维破损。通过提供具有较低弹性模量的内层52，在压配过程期间保护高模量纤维免受机械损坏，因此套筒可在组装工具上更容易地拉伸，而不损坏第二层54的纤维。
鉴于可施加的增加的预张力，本发明人已经发现本发明所公开的套筒和组装方法提供了相对于现有布置方式具有增加的强度和减小的厚度的转子套筒。在一个示例中，套筒的径向厚度从10.2mm减小到8.4mm。应当理解，除了导致重量直接减小之外，减小的厚度还减小了转子29和定子50之间的气隙的有效尺寸。这继而增加了转子和定子之间的扭矩传递，并且因此增加了功率密度。在本发明人已向其施加套筒的一个电机中，对于2.5兆瓦(MW)的电机，这导致了77kg的总重量减小。
应当理解，本发明不限于上述实施方案，并且在不脱离本文中描述的概念的情况下可进行各种修改和改进。除非相互排斥，否则任何特征可以单独使用或与任何其他特征组合使用，并且本公开扩展到并包括本文中描述的一个或多个特征的所有组合和子组合。
该电机可用于其他应用。例如，该电机可用作气体涡轮引擎的起动器/发电机。另选地，该电机可在任何其他合适的应用(诸如不包括气体涡轮引擎的电动飞机)中用作发电机或马达。

Claims (17)

1.一种用于电机的转子的转子套筒，所述转子套筒限定旋转轴线并且包括：
多个碳纤维增强的聚合物层，每个层包括相对于所述旋转轴线基本上取向成90°的纤维；
至少一个具有较低弹性模量的纤维层，所述至少一个具有较低弹性模量的纤维层设置在碳纤维增强的聚合物层之间，其中所述较低弹性模量的纤维相对于所述旋转轴线(X)取向在50°和75°之间。
2.根据权利要求1所述的转子套筒，其中一个或多个碳纤维增强的聚合物层的碳纤维相对于所述旋转轴线取向在89°和90°之间，并且能够相对于所述旋转轴线取向在89.2°和89.9°之间。
3.根据权利要求2所述的转子套筒，其中一个或多个碳纤维增强的聚合物层的所述碳纤维相对于所述旋转轴线取向成大约89.5°。
4.根据权利要求1所述的转子套筒，其中一个或多个碳纤维增强的聚合物层限定不超过2mm的径向厚度，并且能够限定介于1mm和2mm之间的径向厚度。
5.根据权利要求1所述的转子套筒，其中所述套筒包括介于5％和20％之间的低弹性模量纤维增强的复合材料。
6.根据权利要求1所述的转子套筒，其中所述低弹性模量纤维相对于所述旋转轴线取向成大约60°。
7.根据权利要求1所述的转子套筒，其中所述低弹性模量纤维层包括与第二纤维交织的第一纤维，所述第一纤维相对于所述旋转轴线沿顺时针方向取向成50°至75°，并且所述第二纤维相对于所述旋转轴线沿逆时针方向取向成50°至75°。
8.根据权利要求1所述的转子套筒，其中所述低弹性模量纤维包括玻璃纤维、芳族聚酰胺、超高分子量聚乙烯(诸如DyneemaTM)和聚(对亚苯基-2,6-苯并二噁唑)(PBO)中的任一种。
9.根据权利要求1所述的转子套筒，其中所述碳纤维和/或低模量纤维设置在基质材料诸如环氧树脂、氰酸酯树脂或酚醛树脂内。
10.一种制造电机的带套筒的转子的方法，所述方法包括：
提供相对于旋转轴线基本上成90°对齐的第一碳纤维长丝层；
提供第二纤维长丝层，所述第二纤维长丝层的弹性模量低于卷绕在所述第一碳纤维长丝层周围的所述碳纤维长丝的弹性模量；以及
提供围绕所述第二纤维长丝层的第三碳纤维长丝层，所述第三碳纤维长丝层与所述旋转轴线基本上成90°对齐；其中
所述第二层的所述纤维相对于所述纵向轴线取向在50°和75°之间。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第二层的所述纤维包括与第二纤维交织的第一纤维，所述第一纤维相对于所述旋转轴线沿顺时针方向取向成50°至75°，并且所述第二纤维相对于所述旋转轴线沿逆时针方向取向成50°至75°。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述转子包括一个或多个永磁体，并且所述方法包括在所述一个或多个永磁体上在所述外径上滑动所述套筒。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法包括在第一步骤中，围绕芯轴卷绕所述第一长丝层、所述第二长丝层和所述第三长丝层，然后固化所述长丝以形成复合环。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法包括在所述第一步骤之后的第二步骤中，在锥形应力装置上方推动所述固化环以增大所述环的内径并在所述环上产生预应力，以及在所述转子的所述外径上滑动所述套筒。
15.一种电机，所述电机包括配有根据权利要求1所述的套筒的转子。
16.根据权利要求15所述的电机，其中所述电机被配置为作为发电机和马达中的一者或两者来操作。
17.根据权利要求15所述的电机，其中所述电机包括永磁电机，所述永磁电机包括设置在所述转子的外径处的一个或多个表面永磁体。
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