减少转子柱泄漏的电机组件制造技术

一种电机组件，包括由一个或多个磁传导片形成的转子，磁传导片具有在径向方向上彼此分开的细长磁通量屏障，径向方向径向地从转子的旋转轴延伸。磁通量屏障通过一个或多个磁传导片的磁通量载体部分彼此分开。该组件还包括非磁性柱，非磁性柱与一个或多个磁传导片的在至少一个磁通量屏障的相对侧的磁通量载体部分联接。非磁性柱在径向方向上从位于至少一个磁通量屏障的相对侧的磁通量载体部分中的第一磁通量载体部分伸展到第二磁通量载体部分。

Motor components to reduce rotor column leakage

【技术实现步骤摘要】
减少转子柱泄漏的电机组件相关申请的交叉引用本申请要求2018年9月28日提交的美国专利申请No.16/146,495的优先权和权益，上述申请整体并入本文。
本文描述的主题涉及电机，例如电动机。
技术介绍
诸如同步磁阻电机和内部永磁体(IPM)电机依赖于机器的转子中磁通量流动以产生转矩。转子包括用作磁通量引导通道的机械特征(例如，形状)和作为通量屏障操作的其他特征。这些引导通道沿着机器的一个轴(例如，直轴或d轴)提供较小的磁阻路径，并且通量屏障沿着机器的另一轴(例如，交轴或q轴)提供更大的磁阻路径。沿着这些不同路径和轴的磁阻的差异提供了总的磁阻转矩。磁阻的差异由转子中的通量引导通道和通量屏障的形状和大小引起的。由于转子在操作期间旋转的速度，通量引导通道可能承受很大的力。柱可以在通道之间延伸，并且桥可以连接通道的端部以为通量引导通道提供结构支撑。但是，这些柱和桥提供了增加机器中通量泄漏的位置。这种通量泄漏降低了机器的功率因子和转矩密度，并且可能需要增加的电压来为机器供电。
技术实现思路
在一个实施例中，一种电机组件包括由一个或多个传导片形成的转子，一个或多个传导片具有在远离转子的旋转轴径向延伸的径向方向上彼此分开的细长磁通量屏障。磁通量屏障通过一个或多个传导片的磁通量载体部分彼此分开。该组件还包括与一个或多个传导片的在至少一个磁通量屏障的相对侧的磁通量载体部分联接的非磁性柱。非磁性柱在径向方向上从位于至少一个磁通量屏障的相对侧的磁通量载体部分中的第一磁通量载体部分伸展到第二磁通量载体部分。在一个实施例中，一种电机组件的转子包括彼此层叠的多个传导片。传导片具有在远离转子的旋转轴径向延伸的径向方向上彼此分开的细长磁通量屏障。磁通量屏障通过一个或多个传导片的磁通量载体部分彼此分开。转子还包括与一个或多个传导片的在至少一个磁通量屏障的相对侧的磁通量载体部分联接的非磁性柱。非磁性柱在径向方向上从位于每一个磁通量屏障的相对侧的磁通量载体部分中的第一磁通量载体部分伸展到第二磁通量载体部分。附图说明通过参考附图阅读以下对非限制性实施例的描述，将更好地理解本专利技术的主题，其中：图1示出了电机组件的一个示例；图2示出了具有通量载体部分和通量屏障部分的图1中所示机器组件的转子区段的一个示例；图3示出了图2中所示的具有通量载体部分和通量屏障部分的图1中所示的机器组件的转子区段的一个实施例；图4示出了有无图2中所示铁磁柱的图2和图3中所示的转子旋转所产生的气隙转矩的示例；图5示出了根据另一实施例的图1中所示的电机组件的转子的正视图；图6示出了根据一个实施例的图5中所示的转子区段的立体剖视图；图7示出了图5和图6中所示的转子区段的截面剖视图；图8示出了图1中所示的机器组件的转子的另一个实施例的区段的正视图；图9示出了用于制造电机组件的转子的方法的一个实施例的流程图；以及图10示出了根据另一实施例的图1中所示的电机组件的转子的另一实施例。具体实施方式本文描述的专利技术主题的一个或多个实施例涉及电机组件，该电机组件至少部分地由于提供磁通量载体部分和/或磁通量屏障部分的机器中的特征的变化而提供改善的转矩密度。机器可以是同步磁阻电机和内部永磁体电机。机器的定子可以是具有分布式或集中式绕组的定子。机器的转子包括彼此绝缘并夹在一起的层叠的电气片(例如，钢片)。转子包括作为磁通量引导通道操作的特征，该磁通量引导通道具有沿着机器的交轴或q轴的较低磁阻和沿着机器的直轴或d轴的较高磁阻。沿着不同轴的磁阻差异导致机器的整体磁阻转矩。磁阻差异由转子的通量载体部分和通量屏障部分的形状和尺寸引起。在本专利技术主题的一个实施例中，存在于一些已知电机中的铁磁柱被非磁性柱或不是由铁磁材料形成的柱替换，因此不允许磁通量流过非磁性柱。从转子上移除磁性柱可以减少在已知机器的柱中发生的通量泄漏。这可以通过增加机器的转矩密度和/或减少产生相同量的转矩量(如具有铁磁性柱的机器一样)所需的电压来提高机器的功率因子。在一个实施例中，本文描述的非铁磁柱由一种或多种介电材料或绝缘材料形成，并且不由双相磁性材料形成。双相磁性材料可以在选定位置处制成非磁性的，但是这些材料可以具有相对低的机械强度(例如，不大于80ksi)。这种较低的强度可能导致某些机器中的柱损坏或破坏。相反地，使用本文所述的非铁磁柱可以减少通量泄漏，同时提供更大的机械强度(例如，大于80ksi且高达200ksi或更高)。图1示出了电机组件100的一个示例。电机100可以是同步磁阻电机和内部永磁体电机。电机100包括具有分布式或集中式导电绕组104的定子102，电流通过导电绕组104传导以使电机100运行。电机100还包括转子106，转子106由层叠的传导片(例如，钢片)形成，彼此绝缘并夹在一起。机器组件100可以作为用于推进运载工具的马达操作。例如，转子106可以通过定子102的绕组104中的电流旋转，这使得接合到转子106的轴旋转。该轴可以与涡轮叶片，轴，轮等联接，以帮助推进诸如飞机，基于陆地的运载工具(例如，汽车，轨道运载工具，采矿运载工具等)或海上运载工具。该转子106由允许磁通量流经转子106的铁磁材料形成。转子106包括限定转子106的磁通量载体部分108和转子106的磁通量屏障110的若干特征。通量屏障110是转子106的已被移除的部分，例如转子106中的气隙。永磁体112可放置在这些通量屏障110内。替换地，没有磁体112在通量屏障110中。通量载体部分108表示在转子106中切出，移除或以其他方式形成通量屏障110之后保留的转子106的区段。相邻的通量载体部分108由细长的铁磁柱114沿着径向方向(例如，从转子106的中心轴或转动轴116径向延伸的方向)连接。通量载体部分108的端部通过细长桥118沿着周向方向(例如，周向地围绕转子106的旋转轴116的方向)连接。当从形成转子106的片材切出通量屏障110时，可以形成通量载体部分108和/或桥118。在操作中，变化的电流通过绕组104传导以使转子106相对于定子102旋转。该电流在转子106中产生磁通量。通量载体部分108引导并承载转子106中的磁通量，而屏障部分110阻挡或阻止转子106中的磁通量的流动。这些部分108，110沿着第一轴120(例如，转子106的交轴或‘q’轴)在转子106中引起更大的磁阻路径和沿着不同的第二轴122(例如，转子106的直轴或‘d’轴)在转子106中引起较小的磁阻路径。沿不同轴120，122的磁阻差异导致总磁阻转矩。磁阻差异可能通过通量载体部分108和通量屏障部分110的形状和尺寸引起。该转子106的一个问题是，大量的磁通量可以在柱114处沿着轴线120较低磁阻路径泄漏。在柱114处的泄漏通量减少了转子106的功率因子，减少了转子106的转矩密度，并且可能需要更多的电流通过绕组104传导以产生相同量的转矩(如在柱114处没有那么多通量泄漏的转子10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机组件，其特征在于，包括：/n转子，所述转子由一个或多个磁传导片形成，所述一个或多个磁传导片具有在远离所述转子的旋转轴径向延伸的径向方向上彼此分离的细长磁通量屏障，所述磁通量屏障通过一个或多个传导片的磁通量载体部分彼此分离；以及/n非磁性柱，所述非磁性柱与所述一个或多个磁传导片的在至少一个所述磁通量屏障的相对侧的所述磁通量载体部分联接，所述非磁性柱在径向方向上从位于至少一个所述磁通量屏障的相对侧的所述磁通量载体部分中的第一磁通量载体部分伸展到第二磁通量载体部分。/n

【技术特征摘要】
20180928 US 16/146,4951.一种电机组件，其特征在于，包括：
转子，所述转子由一个或多个磁传导片形成，所述一个或多个磁传导片具有在远离所述转子的旋转轴径向延伸的径向方向上彼此分离的细长磁通量屏障，所述磁通量屏障通过一个或多个传导片的磁通量载体部分彼此分离；以及
非磁性柱，所述非磁性柱与所述一个或多个磁传导片的在至少一个所述磁通量屏障的相对侧的所述磁通量载体部分联接，所述非磁性柱在径向方向上从位于至少一个所述磁通量屏障的相对侧的所述磁通量载体部分中的第一磁通量载体部分伸展到第二磁通量载体部分。


2.根据权利要求1所述的电机组件，其特征在于，其中，所述非磁性柱减少从所述一个或多个磁传导片的磁通量泄漏，使得在相同的转子速度和定子激励下，由所述转子的操作产生的转矩相对于不包括所述非磁性柱的另一个转子增加。


3.根据权利要求1或2所述的电机组件，其特征在于，其中，所述非磁性柱沿着所述转子的直轴伸展，所述转子的直轴具有比所述转子的交轴更大的磁阻。


4.根据权利要求1或2所述的电机组件，其特征在于，其中，所述非磁性柱由铝、非铁磁钢、钛、铜铍、另一种非铁磁金属材料、陶瓷材料、复合材料或合金中的一种或多种形成。


5.根据权利要求1或2所述的电机组件，其特征在于，其中，所述非磁性柱由电...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿诺谱·贾萨尔，穆罕穆德·奥萨马，康拉德·韦贝尔，约瑟夫·齐勒，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US