电机制造技术

本公开提供了一种电机(212)，该电机包括涡轮机转子(203)，该涡轮机转子具有毂部(302)和旋转轴线(A‑A)，该涡轮机转子被布置为围绕该旋转轴线旋转。该涡轮机转子包括多个叶片(301)。每个叶片具有附接到该毂部的根部(303)、远离该毂部的尖端(304)、前缘(305)和后缘(306)、压力侧和吸力侧(307)。定子(502)围绕述涡轮机转子周向地定位。每个叶片还包括在该尖端处的转子元件，该转子元件包括具有第一极(401)和第二极(402)的永磁体，该第一极邻近该叶片的该吸力侧定位，并且该第二极邻近该压力侧定位，使得磁通路径垂直地延伸穿过该叶片尖端。

electric machinery

【技术实现步骤摘要】
电机
本公开涉及电机。
技术介绍
参考图1，现有技术三轴涡扇引擎一般以101指示，具有主旋转轴线A-A。引擎101以轴流串联方式包括进气口102、推进风扇103、中压压缩机104、高压压缩机105、燃烧器106、高压涡轮107、中压涡轮108、低压涡轮109和排气喷嘴110。短舱111一般包围引擎101并限定进气口102和排气喷嘴110。引擎101以常规的方式工作，使得进入进气口102的空气被风扇103加速以产生两种气流：第一气流，其通过旁通管道22以提供推进推力；以及第二气流，其进入中压压缩机104中。中压压缩机104在将空气输送到高压压缩机105(其中发生进一步压缩)之前压缩被引导至其中的气流。从高压压缩机105排出的压缩空气被引导至燃烧器106中，在106中该压缩空气与燃料混合，并且混合物被燃烧。然后，所得的热燃烧产物在通过喷嘴20排出之前膨胀通过高压涡轮107、中压涡轮108和低压涡轮109，并且由此该驱动高压涡轮、中压涡轮和低压涡轮，以提供附加的推进推力。该高压涡轮107、中压涡轮108和低压涡轮109各自通过合适的互连轴分别驱动高压压缩机105、中压压缩机104和风扇103。为了起动引擎101，通常通过外部动力源使高压转轴旋转。此类动力源可以是作为电动马达操作的电机，或是空气涡轮起动机。一旦由高压压缩机105产生了足够的质量流，就可以喷射燃料并将其点燃，并且在被称为起燃的过程中开始燃烧。然后，来自燃烧器106的排气驱动涡轮107、涡轮108、涡轮109，并且可以关闭外部动力源。通常，气体涡轮引擎的功能不仅是为飞行器提供推力，而且还为飞行器提供电力。为此目的，通常将发电机联接到气体涡轮引擎。发电机将由气体涡轮引擎产生的机械动力的一部分转换为电力供飞行器使用。此类起动机-发电机通常不位于气体涡轮引擎的引擎磁芯内。而是，起动机-发电机通常形成附件齿轮箱的一部分，该部分经由径向驱动轴连接到引擎。此类布置为引擎设计带来了附加的重量和长度。美国专利公开2009/0115295描述了发电机，该发电机包括紧固到叶片的端部的永磁体、气体涡轮引擎的风扇、以及位于风扇壳体内的定子。此类发电机据称不适合用作用于起动气体涡轮引擎的电动马达。美国专利7,514,810描述了气体涡轮引擎，其包括位于低压涡轮的下游的后部涡轮。发电机设置在后部涡轮的后部。美国专利7,603,864描述了电磁机器，其具有在风扇叶片的尖端上的转子极、以及围绕风扇周向地放置的定子元件。电机具有横向磁通配置，其中定子元件各自包括大体上C形的磁芯。该C形磁芯位于风扇叶片尖端周围，使得当磁芯邻近叶片尖端时，磁通路径穿过C形磁芯、越过磁芯与叶片尖端之间的气隙，并且横向地穿过位于叶片尖端上的转子极，如此形成一个闭环。
技术实现思路
根据第一方面，提供了电机，所述电机包括：涡轮机转子，所述涡轮机转子具有毂部和旋转轴线，所述涡轮机转子被布置为围绕所述旋转轴线旋转；多个叶片，每个叶片具有附接到所述毂部的根部、远离毂部的尖端、前缘和后缘、以及压力侧和吸力侧；多个转子元件，每个转子元件位于所述多个叶片中的一个叶片的尖端处；以及定子，所述定子围绕所述涡轮机转子周向地定位；其中每个转子元件包括具有第一极和第二极的永磁体，所述第一极邻近叶片的压力侧定位，并且所述第二极邻近叶片的吸力侧定位，使得磁通路径垂直地延伸穿过叶片尖端。第一极可以是北极，并且第二极可以是南极，使得磁通路径从叶片的吸力侧穿过叶片尖端垂直地延伸到压力侧。每个叶片可以具有翼型横截面，并且因此针对叶片的每个径向位置限定翼弦线。如本文所用，术语“翼弦线”是指连接叶片的前缘和后缘的直线。每个转子元件可以位于其相应的叶片尖端处，使得因永磁体造成的磁通线垂直于叶片尖端处的翼弦线。如本文所用，术语“交错角”是指翼弦线与由旋转轴线限定的轴向方向之间的角度。因此，转子元件的交错角可以与该转子元件所在的叶片尖端的交错角基本上相同。定子可以包括多个定子绕组。该定子绕组中的每个定子绕组可以对准，使得它们基本上平行于翼弦线。另选地，定子绕组中的每个定子绕组可以与翼弦线成一定角度定位，例如在翼弦线的±5度内、在翼弦线的±10度、±20度或±30度内。定子绕组可以缠绕在非磁性线圈架上。电机还可以包括壳体。定子可以位于壳体内。电机还可以包括磁环，该磁环围绕定子周向地定位。每个转子元件可以嵌入在其相应的叶片内，使得转子元件不破坏叶片的空气动力学形状。每个叶片可以包括转子元件。涡轮机转子可以是涡扇气体涡轮引擎、混合动力涡扇气体涡轮引擎或电动涵道风扇中的风扇。电机可为可操作的以驱动风扇。另选地或附加地，电机可为可操作的以从涡轮机转子产生电力。根据第二方面，提供了用于产生推力以推进飞行器的推进器，该推进器包括根据第一方面的电机。推进器可以是涡扇引擎，并且电机内的涡轮机转子可以形成该涡扇引擎的风扇。推进器可以是电动涵道风扇，并且电机内的涡轮机转子可以形成该电动涵道风扇的风扇。附图说明现在将仅通过示例的方式参考附图来描述实施方案，附图仅为示意图并且未按比例绘制，并且在附图中：图1是现有技术气体涡轮引擎的截面侧视图；图2是结合有上述类型的电机的推进器的截面侧视图；图3示出了图2的推进器的风扇；图4示出了图3的风扇叶片的尖端；图5示出了图3的风扇、以及包括电机的定子的风扇壳体；图6示出了风扇叶片与定子绕组之间的磁相互作用；图7示出了风扇叶片的级联及其与风扇壳体中的定子绕组的对准；图8示出了具有集成定子的风扇壳体的剖视图；并且图9示出了结合有如上所述的电机的推进器的另选的实施方案。具体实施方式如上所述，本文公开的电机包括：涡轮机转子级；多个转子元件，每个转子元件位于多个叶片中的一个的尖端处；以及定子，该定子围绕涡轮机转子周向地定位。图2示出了用于产生推力以推进包括呈涡扇引擎201的形式的这样的电机的飞行器的推进器。本实施方案的涡扇引擎201的气体涡轮架构与现有技术涡扇引擎101基本上类似，并且因此相似部件用相似数字加一百标识，并且旋转轴线同样地标识为A-A。电机被标识在212处。在该示例中，涡轮机转子级是风扇203。在另选的配置中，涡轮机转子级可以是引擎201的涡轮机的另一部分中的转子级，例如中压压缩机204或高压压缩机205。图3单独地示出风扇203。风扇203内包括了多个风扇叶片301，但是为了清楚起见，图中仅示出了一个。应当理解，在实践中，风扇203将包含多个风扇叶片301，例如16、18、20、22或24个叶片。风扇叶片301附接到毂部302。在操作中，风扇203围绕旋转轴线A-A在方向ω上旋转。因此，应当理解，一般来讲，无论是风扇、压缩机级还是涡轮级，涡轮机转子都将包括具有叶片和旋转轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机，包括：/n涡轮机转子，所述涡轮机转子具有毂部和旋转轴线，所述涡轮机转子被布置为围绕所述旋转轴线旋转；/n多个叶片，每个叶片具有附接到所述毂部的根部、远离所述毂部的尖端、前缘和后缘、压力侧面和吸力侧面；/n多个转子元件，每个转子元件位于所述多个叶片中的一个叶片的所述尖端处；以及/n定子，所述定子围绕所述涡轮机转子周向地定位；/n其中每个转子元件包括具有第一极和第二极的永磁体，所述第一极邻近所述叶片的所述吸力侧定位，并且所述第二极邻近所述压力侧定位，使得磁通路径垂直地延伸穿过所述叶片尖端。/n

【技术特征摘要】
20190111 GB 1900378.91.一种电机，包括：
涡轮机转子，所述涡轮机转子具有毂部和旋转轴线，所述涡轮机转子被布置为围绕所述旋转轴线旋转；
多个叶片，每个叶片具有附接到所述毂部的根部、远离所述毂部的尖端、前缘和后缘、压力侧面和吸力侧面；
多个转子元件，每个转子元件位于所述多个叶片中的一个叶片的所述尖端处；以及
定子，所述定子围绕所述涡轮机转子周向地定位；
其中每个转子元件包括具有第一极和第二极的永磁体，所述第一极邻近所述叶片的所述吸力侧定位，并且所述第二极邻近所述压力侧定位，使得磁通路径垂直地延伸穿过所述叶片尖端。


2.根据权利要求1所述的电机，其中所述第一极是北极，并且所述第二极是南极，使得所述磁通路径从所述压力侧穿过所述叶片尖端垂直地延伸到所述吸力侧。


3.根据权利要求1所述的电机，其中每个叶片限定所述叶片尖端处的翼弦线，并且其中每个转子元件位于其相应的叶片尖端内，使得因所述转子元件造成的所述磁通线垂直于所述叶片尖端处的所述翼弦线。


4.根据权利要求3所述的电机，其中所述定子包括多个定子绕组，并且其中所述定子绕组中的每个定子绕组在所述叶片尖端处的所述翼弦线的±30度内对准。


5.根据权利要求4所述的电机，其中所述定子绕组中的每个定子绕组平行于所述叶片尖...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃利斯·FH·崇，
申请(专利权)人：劳斯莱斯有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB