高速感应机器制造技术

在一个实施例中，一种高速感应机器包括：由多个第一叠片和包括线圈的绕组形成的定子，所述多个第一叠片具有小于大约0.01英寸的厚度，该线圈由绕定子被适配的利兹线形成；以及转子，其被适配在定子内。转子可包括：由多个第二叠片形成的转子芯，所述多个第二叠片具有大于大约0.10英寸的第二厚度、并且由高强度钢形成并夹在包括至少一个第一周边第二叠片的第一端区域和包括至少一个第二周边第二叠片的第二端区域之间，第一端区域具有由被适配在附近的第一保持环保持的第一端环，第二端区域具有由被适配在附近的第二保持环保持的第二端环。

【技术实现步骤摘要】
高速感应机器本专利技术是在由美国能源部授予的批准号DE-EE0007254之下受政府支持而做出的。政府对本专利技术具有某些权利。
技术介绍
感应机器包括定子和转子。感应机器以如下方式操作：其中经由定子绕组的磁场通过电磁感应来获得转子中的电流。感应机器用于许多不同类型的应用中，包括许多工业应用。虽然常规感应机器可适当地以对于许多设施来说典型的低操作速度（例如，以60赫兹（Hz）的频率）来操作，但是当机器将以高速操作时，会存在许多技术挑战，包括机械应力和电磁应力以及损耗。这些挑战随着期望的操作速度的增加而增加。迄今为止，当前的努力尚未解决所有问题。
技术实现思路
在一个方面中，一种高速感应机器包括：由多个第一叠片形成的定子，所述多个第一叠片中的每个具有小于大约0.01英寸的厚度，其中该定子具有包括线圈的绕组，该线圈由绕定子被适配的利兹线形成；以及转子，其被适配在定子内。在实施例中，转子包括：由多个第二叠片形成的转子芯，所述多个第二叠片中的每个具有大于大约0.10英寸的第二厚度，所述多个第二叠片由高强度钢形成并夹在包括至少一个第一周边第二叠片的第一端区域和包括至少一个第二周边第二叠片的第二端区域之间，所述第一周边第二叠片和第二周边第二叠片具有第三厚度，该第三厚度大于第二厚度，第一端区域具有由被适配在附近的第一保持环保持的第一端环，第二端区域具有由被适配在附近的第二保持环保持的第二端环。在实施例中，定子可包括被适配在定子的基本轴向中点处的单个径向通风管道。而且，高速感应机器可经由待经由单个径向通风管道被接收的反向通风被冷却。反向通风可从定子的基本轴向中点循环到定子的第一周边轴向部分和定子的第二周边轴向部分。在另一实施例中，定子可具有基本上为柱形的无管道构型。而且，高速感应机器可经由待在定子的第一周边轴向部分处被接收并且在定子的第二周边轴向部分处从定子排出的冷却空气流而被冷却。在示例中，定子包括多个轴向槽，每个轴向槽由一对多个内部径向定子齿形成，其中所述多个轴向槽中的每个将接收绕组的第一线圈部分和绕组的第二线圈部分并为冷却空气流提供至少一个轴向通道。所述至少一个轴向通道可基本上邻近定子和转子之间的气隙。第一线圈部分可经由非磁性间隔件与第二线圈部分分开，从而为冷却空气流提供第一轴向通道。在实施例中，转子芯包括基本上为柱形的无管道构型。转子芯的表面可形成有沟槽型表面，以减小损耗。该沟槽型表面可包括绕转子芯的周边被适配的多个单独的周向沟槽。在实施例中，转子芯还包括被适配在转子芯的对应的多个槽内的多个转子条，其中所述多个槽中的每个包括至转子芯的径向外部的槽开口，该槽开口所具有的宽度比对应的转子条的宽度显著更窄，以提供应力消除以防环向应力并最小化漏通量（leakageflux）。在另一方面中，一种高速感应机器包括框架、定子和转子。框架可具有用以接收冷却空气流的第一通道、用以接收第一排出空气流的第二通道、以及用以接收第二排出空气流的第三通道。定子可被适配在框架内，并且由具有多个第一叠片的第一轴向部分和具有多个第二叠片的第二轴向部分形成，所述多个第一叠片和多个第二叠片中的每个具有小于大约0.01英寸的厚度。沿轴向方向，定子包括被适配在第一轴向部分和第二轴向部分之间的单个径向通风管道，该单个径向通风管道具有多个翅片以在径向内部引导经由第一通道被接收的冷却空气流。冷却空气流可被引导通过第一轴向部分，并通过第二通道且通过第二轴向部分作为第一排出空气流而输出、以及通过第三通道作为第二排出空气流而输出。定子还可包括多个内部径向齿和形成在成对的所述多个内部径向齿之间的多个内部轴向槽，其中所述多个内部轴向槽中的每个将接收绕定子被适配的一个或多个线圈的第一线圈部分和第二线圈部分并提供第一空气通道和第二空气通道，该第一空气通道被适配在第一线圈部分和第二线圈部分之间，该第二空气通道被适配在第二线圈部分和对应的内部径向齿的内直径之间，其中冷却空气流将流过第一空气通道和第二空气通道。转子被适配在定子内，并且包括由多个第三叠片形成的转子芯，所述多个第三叠片中的每个具有大于大约0.10英寸的第二厚度，所述多个第三叠片由高强度钢形成并且夹在第一端区域和第二端区域之间，且包括至少一个第一周边叠片和至少一个第二周边叠片，所述第一周边叠片和第二周边叠片具有第三厚度，该第三厚度大于第二厚度，第一端区域具有由被适配在附近的第一保持环保持的第一端环，第二端区域具有由被适配在附近的第二保持环保持的第二端环。在实施例中，单个径向通风管道被适配在定子的基本轴向中点处。而且，可经由反向通风来冷却高速感应机器，该反向通风从定子的基本轴向中点轴向向外循环。在另一方面中，一种方法包括：在制造固定装置内形成包括用于高速感应机器的转子芯的堆叠，该堆叠包括：第一保持环；待由第一保持环轴向地和径向地约束的第一阻力（resistance）环；具有第一厚度的第一周边板；具有小于第一厚度的第二厚度的多个内板，该第二厚度至少为大约0.10英寸；具有第一厚度的第二周边板；第二阻力环；以及第二保持环，其用以轴向地和径向地约束第二阻力环；穿过制造固定装置并在堆叠外部插入多个堆叠螺柱，并且将所述多个堆叠螺柱锁定到制造固定装置；将堆叠加热到至少第一温度以引起堆叠形成叠片式转子芯；将旋转轴冷却到至少第二温度，该第二温度显著低于第一温度；以及将旋转轴安装到叠片式转子芯，使得在其之间具有干涉配合。在实施例中，该方法还包括：在叠片式转子芯的外周边上形成至少一个周向沟槽。该方法还可包括：在将堆叠加热到至少第一温度之后，绕叠片式转子芯的内周边来适配第一套筒；将旋转轴安装到叠片式转子芯而使第一套筒被适配在其之间；以及关于叠片式转子芯相对于旋转轴的最终位置对旋转轴的特征进行精加工。在另一实施例中，该方法还可包括：绕第一套筒的内周边来适配第二套筒；以及将旋转轴安装到叠片式转子芯而使第一套筒和第二套筒被适配在其之间。在又另一实施例中，该方法还可包括：在旋转轴上加工出多个互连的纵向沟槽，以用作高压液压流体导管；将旋转轴安装到叠片式转子芯而使第一套筒被适配在其之间；以及在旋转轴和第一套筒之间施加高压液压流体以使第一套筒和叠片式转子芯膨胀，同时施加力，以将叠片式转子芯定位在旋转轴上。该方法还可包括：绕叠片式转子芯的内孔加工出渐缩螺纹；在旋转轴的周向表面上加工出渐缩螺纹；将叠片式转子芯施加力矩到旋转轴上达到选定的干涉水平；以及关于叠片式转子芯相对于旋转轴的最终位置对旋转轴的特征进行精加工。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的定子的图示。图2是根据实施例的定子的截面图。图3是根据实施例的转子的图示。图4是根据实施例的转子的截面图。图5是根据实施例的制造环境的图示。图6是根据实施例的转子和轴安装的图示。图7A至图7B是根据另一实施例的将轴安装到转子上的方法的图示。图8是根据另一实施例的转子和轴安装的图示。图9是根据又另一实施例的转子和轴安装的图示。图10A是根据实施例的高速感应机器环境的剖视图。图10B是根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速感应机器，所述高速感应机器包括：/n由多个第一叠片形成的定子，所述多个第一叠片中的每个具有小于大约0.01英寸的厚度，其中，所述定子具有绕组，所述绕组包括绕所述定子被适配的线圈，所述线圈由利兹线形成；以及/n转子，所述转子被适配在所述定子内，所述转子包括：/n由多个第二叠片形成的转子芯，所述多个第二叠片中的每个具有大于大约0.10英寸的第二厚度，所述多个第二叠片由高强度钢形成并夹在包括至少一个第一周边第二叠片的第一端区域和包括至少一个第二周边第二叠片的第二端区域之间，所述第一周边第二叠片和所述第二周边第二叠片具有第三厚度，所述第三厚度大于所述第二厚度，所述第一端区域具有由被适配在附近的第一保持环保持的第一端环，所述第二端区域具有由被适配在附近的第二保持环保持的第二端环。/n

【技术特征摘要】
20181220 US 16/2276391.一种高速感应机器，所述高速感应机器包括：
由多个第一叠片形成的定子，所述多个第一叠片中的每个具有小于大约0.01英寸的厚度，其中，所述定子具有绕组，所述绕组包括绕所述定子被适配的线圈，所述线圈由利兹线形成；以及
转子，所述转子被适配在所述定子内，所述转子包括：
由多个第二叠片形成的转子芯，所述多个第二叠片中的每个具有大于大约0.10英寸的第二厚度，所述多个第二叠片由高强度钢形成并夹在包括至少一个第一周边第二叠片的第一端区域和包括至少一个第二周边第二叠片的第二端区域之间，所述第一周边第二叠片和所述第二周边第二叠片具有第三厚度，所述第三厚度大于所述第二厚度，所述第一端区域具有由被适配在附近的第一保持环保持的第一端环，所述第二端区域具有由被适配在附近的第二保持环保持的第二端环。


2.根据权利要求1所述的高速感应机器，其中，所述定子包括被适配在所述定子的基本轴向中点处的单个径向通风管道。


3.根据权利要求2所述的高速感应机器，其中，所述高速感应机器将经由待经由所述单个径向通风管道被接收的反向通风被冷却。


4.根据权利要求3所述的高速感应机器，其中，所述反向通风将从所述定子的所述基本轴向中点循环到所述定子的第一周边轴向部分和所述定子的第二周边轴向部分。


5.根据权利要求1所述的高速感应机器，其中，所述定子包括基本上为柱形的无管道构型。


6.根据权利要求5所述的高速感应机器，其中，所述高速感应机器将经由待在所述定子的第一周边轴向部分处被接收并且在所述定子的第二周边轴向部分处从所述定子排出的冷却空气流被冷却。


7.根据权利要求1所述的高速感应机器，其中，所述定子包括多个轴向槽，每个轴向槽由一对多个内部径向定子齿形成，其中，所述多个轴向槽中的每个将接收所述绕组的第一线圈部分和所述绕组的第二线圈部分并为冷却空气流提供至少一个轴向通道。


8.根据权利要求7所述的高速感应机器，其中，所述至少一个轴向通道基本上邻近在所述定子和所述转子之间的气隙。


9.根据权利要求7所述的高速感应机器，其中，所述第一线圈部分经由非磁性间隔件与所述第二线圈部分分开，从而为所述冷却空气流提供第一轴向通道。


10.根据权利要求1所述的高速感应机器，其中，所述转子芯包括基本上为柱形的无管道构型。


11.根据权利要求10所述的高速感应机器，其中，所述转子芯的表面包括沟槽型表面，以减小损耗。


12.根据权利要求11所述的高速感应机器，其中，所述沟槽型表面包括绕所述转子芯的周边被适配的多个单独的周向沟槽。


13.根据权利要求1所述的高速感应机器，其中，所述转子芯还包括被适配在所述转子芯的对应的多个槽内的多个转子条，其中，所述多个槽中的每个包括至所述转子芯的径向外部的槽开口，所述槽开口所具有的宽度比对应的转子条的宽度显著更窄，以提供应力消除以防环向应力并最小化漏通量。


14.一种高速感应机器，所述高速感应机器包括：
框架，所述框架具有用以接收冷却空气流的第一通道、用以接收第一排出空气流的第二通道、以及用以接收第二排出空气流的第三通道；
定子，所述定子被适配在所述框架内，所述定子由具有多个第一叠片的第一轴向部分和具有多个第二叠片的第二轴向部分形成，所述多个第一叠片和所述多个第二叠片中的每个具有小于大约0.01英寸的厚度，其中，沿轴向方向，所述定子包括被适配在所述第一轴向部分和所述第二轴向部分之间的单个径向通风管道，所述单个径向通风管道具有多个翅片以在径向内部引导经由所述第一通道被接收的所述冷却空气流，其中，所述冷却空气流将被引导通过所述第一轴向部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：HC卡马克，EKC陈，JA克克，P盖德斯平托，
申请(专利权)人：特科西屋发动机公司，
类型：发明
国别省市：美国;US