CN1607709A - 用于机器转子的多层复合环 - Google Patents

用于机器转子的多层复合环 Download PDF

Info

Publication number
CN1607709A
CN1607709A CN200410083237.7A CN200410083237A CN1607709A CN 1607709 A CN1607709 A CN 1607709A CN 200410083237 A CN200410083237 A CN 200410083237A CN 1607709 A CN1607709 A CN 1607709A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ring
rotor
layer
cover
cover according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200410083237.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100495860C (zh
Inventor
王瑜
克里斯托弗·A·卡明斯基
梁文棣
罗纳德·R·凯罗
温迪·W·L·林
安德鲁·J·塞勒姆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN1607709A publication Critical patent/CN1607709A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100495860C publication Critical patent/CN100495860C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/527—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to rotors only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本发明公开一种在发电机中用于转子的罩(20)，该发电机包括转子、转子绕组和定子，所述罩(20)包括多个复合环(22，24)，所述环沿转子的长度彼此相邻定位，从而容纳所述转子上的转子绕组，每个所述环包括至少两个层(26，28)，所述层从主要由金属、玻璃纤维层压体和石墨纤维层压体组成的组中选取。

Description

用于机器转子的多层复合环
技术领域
本发明涉及发电机，更明确的是涉及一种用于发电机转子的罩。
背景技术
在具有转子和定子的传统发电机中，转子设置有励磁绕组，当接收来自于激励电源的电流时其激励发电机。定子设置有电枢绕组，电能从该绕组输出。典型转子的构成要求励磁绕组在铣制形成于转子锻件中的径向槽里被组装起来，一条挨着一条。转子励磁绕组的安装是通过利用转子楔、转子齿牙和保持环来实现的。
在共同拥有的美国专利6,239,527中公开的用于发电机中转子罩是由非磁性，优选由丝缠绕管所构成的。该专利所公开的是，罩可以形成为连续的管或作为多个环，优选地呈椭圆形形状。
在共同拥有的美国专利6,291,919中，金属罩屏蔽设置在转子上的非磁性罩和绕组组件之间。该罩屏蔽是由诸如铝的导电材料所构成，并且被设计成在与磁芯极的良好接触的同时，为转子励磁绕组提供足够的电磁屏蔽，同时也向绕组结构提供轴向刚度。但是，对于涉及到应力集中的诸如结构和制造问题，金属屏蔽在复合罩和上述6,291,919专利中公开的励磁绕组之间的径向插入不是令人满意的解决方案。
在共同拥有的美国专利6,495,942中，转子罩优选地是由诸如碳纤维玻璃合成材料的低密度合成材料所构成的。
与金属材料相比，石墨环氧基复合层压体(graphite epoxy basedcomposite laminates)具有显著的强度系数(强度对密度的比值)。但是，石墨层压体具有低的层间剪切强度，并且该复合物的平面拉伸强度对切断纤维的表面破坏非常敏感。因此，在旋转应力场(诸如转子结构罩)中，对作为结构部件的石墨层压体的使用是个技术问题。
而且，当石墨(碳纤维)复合物与诸如铝合金的导电金属部件相接时，可能会发生电化反应和由此所导致的腐蚀。
发明内容
在本发明的示范性实施例中，优选以多环配制的结构转子罩作为分层复合物而构成。通常，所述环包括从石墨(碳)纤维层压、金属层和玻璃纤维层所选择的两个、三个或更多(多到五个)的层。在以下的详细说明中，对本发明范围内的层的各种组合进行描述。
用于特定应用的罩环的长度和布置可以不同。例如，多个相对较短的环可位于成对的长环或管段之间。在这种结构变化中，处于中心部分的环在厚度和轴向长度上也是可以变化的。
在另一个实施例中，罩可包括沿罩的轴向长度具有不同分层结构的多个尺寸一致或不一致的环。
不同的区域或层可以分开制成，然后组装或粘合在一起，但是，如果它们是丝/丝束(filament/tow)缠绕，所述环也可以与芯层共同缠绕制成。
因此，在一个示范性实施例中，本发明涉及在发电机中用于转子的罩，该发电机包括转子、转子绕组以及定子，所述罩包括多个复合环，所述复合环沿着转子长度彼此相邻定位，从而容纳着转子上的转子绕组，每个环包括至少两个层，这两个层是从主要(essentially)由金属、玻璃纤维和石墨纤维层压体所构成的组中所选择的。
在另一个方面，本发明涉及一种在发电机中用于转子的罩，该发电机包括转子、转子绕组以及定子，所述罩包括多个复合环，所述复合环沿着转子长度彼此相邻定位，从而容纳着转子上的转子绕组，每个环包括至少三个层，这三个层是从主要由金属、玻璃纤维和石墨纤维层压体所构成的组中所选择的；其中所述多个环包括多个位于成对轴向较长环之间的较短环；并且其中所述轴向较短环在直径上以相对方向朝向最小直径的中心环变化，并且具有不同于所述轴向较长环的组成。
还是在另一个方面，本发明涉及一种在发电机中用于转子的罩，该发电机包括转子、转子绕组以及定子，所述罩包括多个复合环，所述复合环沿着转子长度彼此相邻，从而容纳着转子上的转子绕组，每个环包括至少两个层，这两个层包括径向内金属层和径向石墨纤维层压外层；其中所述多个环包括多个位于成对轴向较长环之间的较短环，并且所述轴向较短环在直径上以相对方向朝向最小直径的中心环减少。
附图说明
图1是带有由多个相同直径的罩环所形成的罩的发电机转子和绕组组件的分解透视图；
图2是沿图1中线2-2的局部剖视图；
图3是根据本发明另一示范性实施例、穿过罩的局部剖视图，所述罩沿着罩的长度、由具有不同组成的多个不一致直径和/或轴向长度的环形成；
图4是根据本发明另一示范性实施例的穿过多个罩环的局部剖视图；
图5是穿过多个罩环的局部剖视图，示出用于罩环的材料的各种其它可能的层组合；
图6类似于图5，但是示出另一种用于罩环的可能的层布置。
具体实施方式
参照附图1，发电机转子10包括多极磁芯12(图示为两极芯)以及多个组装在相应极16、18上的绕组组件14。磁芯12和绕组组件14的结构是公知的，不需进一步提供其细节。
在绕组组件14被组装在两极磁芯12的平行侧面锻件上之后，罩20在组件上是伸缩的。
在示出在图1和图2的实施例中，罩20是由多个离散环所组成的管状结构。在示出的实施例中，使用具有相同直径、不同轴向长度的环。相对较长的环22被设置在罩20的相对端，多个较短的环24轴向位于环22之间。通常，所述环是多层复合体，具有少至两个以及多至5个离散的层，这些层从包括金属、玻璃纤维以及石墨(碳)纤维层压体的组中所选择。一层金属层或多层金属层可由诸如铝的导电金属所构成。出于公开的目的，术语中间层或径向中间层是指在径向上不是最里面或最外面的任何层。
图2示出环22，24的组成。示范实施例中的每个环形成有五层。更具体的是，径向上的最内层26是由金属材料构成的。与该金属层26相邻的是玻璃纤维层压层28。当中或核心中间层30是由石墨(碳)纤维层压体所构成。径向上的外层包括玻璃纤维层压层32，相邻的中间层，以及径向上最外层的金属层34。因此，中间层30作为核心区域，其将外层32、34与内层26、28隔开，并且提供大部分圆周或环向强度和刚度。这种同样分层的组成沿罩18的长度应用于每个环22，24中。
在图3所示的另一个示例性实施例中，罩36也包括一对位于居中定位的多个轴向较短环40、42、44的两侧上的轴向较长环38，较短的环40、42、44的直径以相同的模式朝向最小直径的中心环46减少。在这种结构中，所述环是两层结构，每个环的径向外层48是由石墨(碳)纤维层压体所构成，并且径向内层50是由金属所构成。
图4示出另一个罩52，其外观类似于图3中所示的外观，但是，在罩52相应的相对端部处的较长环54的组成分别不同于处于罩中心部分的较短环56、58、60和62的组成。更具体的是，两个外环或端环54中的每一个包括石墨(碳)纤维层压径向外层64，中间玻璃纤维层压层66，以及径向内部金属层68。每个处于罩中心部分的较短环56-62包括径向内和外玻璃纤维层压层70、72，石墨(碳)纤维层压中间层74夹在所述内和外玻璃纤维层压层之间。
图5示出多个具有不同组成和直径的多个罩环，其仅意在示出构成单独、离散罩环的各种类型的层间组合，即图6没有示出单个罩的环。典型地是，如在图2-4中所示，仅在端环或外侧环与罩中心部分的环之间会有组成和直径上的不同。在图5中，从左至右，环76是由石墨(碳)纤维层压中间层78所构成，而两个径向内层和外层80和82是金属层。
环84是两层结构，其包括石墨(碳)纤维层压径向内层86和径向外金属层88。
环90是三层结构，其包括石墨(碳)纤维层压径向内层92，中间玻璃层压层94，以及径向外金属层96。
环98是三层结构，其包括径向内玻璃纤维层100，石墨(碳)纤维层压中间层102，以及外玻璃纤维层压层104。
环106是两层结构，其包括径向内玻璃纤维层108以及石墨(碳)纤维层压径向外层110。
环111是两层结构，其包括石墨(碳)纤维层压径向内层112以及径向外玻璃纤维层113。
图6示出其它可能的环的组成。环114是四层结构，其包括径向内金属层116，玻璃纤维层压层118，石墨(碳)纤维层压层120，以及径向外玻璃纤维层122。
环124有类似于环114的四层结构，除了径向外玻璃纤维层122被金属层126所代替以外。
环128也是四层结构，其包括径向内玻璃纤维层压层130，径向相邻的石墨(碳)纤维层压层132，另一玻璃纤维层134，以及径向外金属层136。
环138有类似于环128的结构，除了径向内玻璃纤维层130被金属层140所代替以外。
环142是三层结构，其包括径向内玻璃纤维层压层144，石墨(碳)纤维层压中间层146以及径向外金属层148。
环150也是类似于环142的三层结构，但是其中的径向内层和外层已经被对置，从而使环150包括径向内金属层152，石墨(碳)纤维层压中间层154以及径向外玻璃纤维层压层156。
对绝大多数的应用来说，给定罩的离散环的组成在整体上会是一致的，但是正如在图4中已经注意到的是，处于罩中心部分的较短环的组成可能不同于处于罩相对端的较长环的组成。然而，存在三个主要层类型的许多种组合，它们可以按上面所述结合图5和图6进行应用。
虽然已经通过目前被认作为最实际和优选的实施例对本发明进行了说明，可是应该认识到的是，本发明并不受限于所公开的实施例，相反地是，本发明意在覆盖那些包括在所属权利要求精神和范围内的各种修改和等同结构。

Claims (10)

1、一种在发电机中用于转子的罩(20)，该发电机包括转子、转子绕组和定子，所述罩(20)包括多个复合环(22，24)，所述环沿转子的长度彼此相邻定位，从而容纳所述转子上的转子绕组，每个所述环包括至少两个层(48，50)，所述层从主要由金属、玻璃纤维层压体和石墨纤维层压体组成的组中选取。
2、根据权利要求1所述的罩，其中，所述环被以预定的间隔分开。
3、根据权利要求2所述的罩，其中，所述环被轴向分开。
4、根据权利要求1所述的罩，其中，所述多个环包括多个定位在成对轴向较长环(22)之间的多个轴向较短环(24)。
5、根据权利要求1所述的罩，其中，对于所述多个复合环中的至少一些环来说，所述至少两个层中的径向最内层(26)包括金属层。
6、根据权利要求1所述的罩，其中，对于所述多个复合环中的至少一些环来说，所述至少两个层中的径向最内层(100)包括玻璃纤维层压层。
7、根据权利要求1所述的罩，其中，对于所述多个复合环中的至少一些环来说，所述至少两个层中的径向最内层(86)包括石墨纤维层压层。
8、根据权利要求1所述的罩，其中，对于所述多个复合环中的至少一些环来说，所述至少两个层中的径向最外层(34)包括金属层。
9、一种在发电机中用于转子的罩(20)，该发电机包括转子、转子绕组和定子，所述罩包括多个复合环(52，54)，所述环沿转子长度彼此相邻，从而容纳转子上的转子绕组，每个所述环包括至少三个从主要由金属、玻璃纤维层压体和石墨纤维层压体所构成的组中选择的层，其中，所述多个环包括多个位于成对径向较长环(54)之间的径向较短环(52)，并且其中，所述径向较短环(52)在直径上以相对方向朝向最小直径的中心环(62)变化，并且具有与所述轴向较长环不同的组成。
10、根据权利要求9所述的罩，其中，每个所述较长环包括径向内金属层(152)，中间玻璃纤维层压层(154)以及径向外玻璃纤维层压层(156)。
CNB2004100832377A 2003-10-06 2004-09-29 用于机器转子的多层复合环 Expired - Fee Related CN100495860C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/678,158 US7187096B2 (en) 2003-10-06 2003-10-06 Multi-layer composite rings for machine rotors
US10/678,158 2003-10-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1607709A true CN1607709A (zh) 2005-04-20
CN100495860C CN100495860C (zh) 2009-06-03

Family

ID=34314067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004100832377A Expired - Fee Related CN100495860C (zh) 2003-10-06 2004-09-29 用于机器转子的多层复合环

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7187096B2 (zh)
CN (1) CN100495860C (zh)
DE (1) DE102004048926A1 (zh)
FR (1) FR2860656B1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107557591A (zh) * 2017-09-29 2018-01-09 派罗特克（广西南宁）高温材料有限公司 一种带钢丝包布的石墨杆

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6965185B1 (en) * 2004-05-26 2005-11-15 General Electric Company Variable pitch manifold for rotor cooling in an electrical machine
US7791238B2 (en) * 2005-07-25 2010-09-07 Hamilton Sundstrand Corporation Internal thermal management for motor driven machinery
US7915779B2 (en) * 2006-03-07 2011-03-29 Allied Motion Technologies, Inc. Stator winding for a slotless motor
EP2210330A1 (en) * 2007-11-05 2010-07-28 Arçelik Anonim Sirketi An electric motor
CH699198A1 (de) * 2008-07-24 2010-01-29 Alstom Technology Ltd Synchronmaschine sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen Synchronmaschine.
CN103401337B (zh) * 2013-06-18 2016-05-25 镇江市博林光电科技有限公司 高气压工况中电机转子安装结构
US10193421B2 (en) 2015-11-13 2019-01-29 General Electric Company System for thermal management in electrical machines

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2951954A (en) * 1959-02-12 1960-09-06 Gen Electric Fluid-coupled rotor for dynamoelectric machine
US3755059A (en) * 1971-04-26 1973-08-28 Monsanto Co High impact strength in graphite fiber laminates
JPS5850091B2 (ja) * 1975-03-05 1983-11-08 株式会社日立製作所 カイテンデンキノカイテンシ
US4146809A (en) * 1977-09-15 1979-03-27 Westinghouse Electric Corp. Sleeve for a rotor of a dynamoelectric machine
US4278905A (en) 1977-12-27 1981-07-14 Electric Power Research Institute Apparatus for supporting a stator winding in a superconductive generator
CH649422A5 (de) * 1979-07-26 1985-05-15 Bbc Brown Boveri & Cie Rotor einer elektrischen maschine.
US4930201A (en) * 1985-08-14 1990-06-05 Kollmorgen Corporation Method for manufacturing a composite sleeve for an electric motor
FR2652944A1 (fr) * 1989-10-09 1991-04-12 Europ Composants Electron Structure composite resistant aux chocs thermiques et application aux condensateurs ceramiques multicouches.
US5122704A (en) * 1990-10-25 1992-06-16 Sundstrand Corporation Composite rotor sleeve
US5191164A (en) 1991-04-01 1993-03-02 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Hybrid armature projectile
US5710474A (en) * 1995-06-26 1998-01-20 Cleveland Machine Controls Brushless DC motor
US6169353B1 (en) * 1999-09-28 2001-01-02 Reliance Electric Technologies, Llc Method for manufacturing a rotor having superconducting coils
US6703733B1 (en) * 1999-12-06 2004-03-09 General Electric Company Removable self-locking field winding block
US6509664B2 (en) * 2000-01-13 2003-01-21 General Electric Company Hybrid synchronous machines comprising permanent magnets and excitation windings in cylindrical element slots
US6495942B1 (en) 2000-01-26 2002-12-17 General Electric Company Non-metallic structural rotor enclosure
US6291919B1 (en) 2000-01-26 2001-09-18 General Electric Company Conductive structural interface for a non-metallic rotor enclosure
US6239527B1 (en) 2000-01-26 2001-05-29 General Electric Company Non-circular field winding enclosure
US6885120B2 (en) * 2003-07-14 2005-04-26 General Electric Company Structural enclosed rotor configuration for electric machine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107557591A (zh) * 2017-09-29 2018-01-09 派罗特克（广西南宁）高温材料有限公司 一种带钢丝包布的石墨杆

Also Published As

Publication number Publication date
US7187096B2 (en) 2007-03-06
DE102004048926A1 (de) 2005-04-21
FR2860656B1 (fr) 2012-08-24
CN100495860C (zh) 2009-06-03
FR2860656A1 (fr) 2005-04-08
US20050073215A1 (en) 2005-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7113531B2 (ja) メッシュ構造体に統合された複数の単位磁石を有する磁石構造体
CN104393730B (zh) 具有减小的扭矩波动的辐条永磁机及其制造方法
CN104335467B (zh) 电机
US20230179045A1 (en) Permanent magnet motor with wrapping
US8860275B2 (en) Multi-layer arc-shaped permanent magnet machine with reduced rotational stress
CN101847900B (zh) 具有改进的楔块的发电机转子
CN107112872A (zh) 具有smc芯的电机
CH681840A5 (zh)
CN102177640A (zh) 电机
CN101861692A (zh) 层压卷绕芯及具备其的转子、旋转电机
CN105406629A (zh) 电机定子、永磁发电机
US20140167555A1 (en) Carbon fiber stator and rotor for an electric motor
CN100495860C (zh) 用于机器转子的多层复合环
EP2939331A2 (de) Elektrische maschine mit ständerdirektkühlung
CN111404340A (zh) 一种轴向复合式永磁辅助同步磁阻电机转子
US7646130B2 (en) Stator segment and method of assembly
JP4984347B2 (ja) 電動機
CA2285415C (en) Electric motor of a submersible pump
US20200112219A1 (en) Inserts for carriers for electric machines
WO2017154156A1 (ja) 突極型回転子、および、回転子の製造方法
JP2003333772A (ja) 鉄−アルミニウム合金の層板を含むステータコア及びその使用方法
CN211744304U (zh) 一种轴向复合式永磁辅助同步磁阻电机转子
CN2529434Y (zh) 轴向多层定、转子电机
DE102017220735A1 (de) Elektrische Maschine sowie Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine
CN2529435Y (zh) 径向多层定、转子电机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090603

Termination date: 20130929