專利名稱：用于發(fā)電機的主繞場的冠狀端部繞組支撐件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種發(fā)電機，尤其涉及該發(fā)電機的主轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
由燃氣渦輪引擎提供動力的飛機通常包括機械驅(qū)動的附屬傳動箱，該傳動箱連接 至例如起動發(fā)電機或發(fā)電機的附屬系統(tǒng)。綜合驅(qū)動發(fā)電機(IDG)，變頻發(fā)電機(VFG)和變頻 起動發(fā)電機(VFSG)以及其他類似系統(tǒng)結(jié)合了主轉(zhuǎn)子，該主轉(zhuǎn)子具有纏繞在轉(zhuǎn)子芯上的主 磁場繞組。在一些發(fā)電機上，主磁場繞組中的導(dǎo)線在運轉(zhuǎn)期間可以移動。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本公開的一個典型方面的用于發(fā)電機的端匝支撐件包括導(dǎo)線支撐件。該導(dǎo)線 支撐沿著位于徑向方向的軸線而從旋轉(zhuǎn)軸線延伸。導(dǎo)線支撐件限定了弧形導(dǎo)線容納表面。根據(jù)本公開的一個典型方面的用于發(fā)電機的轉(zhuǎn)子包括主磁場繞組、限定旋轉(zhuǎn)軸線 的軸以及安裝到主磁場轉(zhuǎn)子芯上，以支撐主磁場繞組的端匝支撐件。端匝支撐件包括導(dǎo)線 支撐件，該導(dǎo)線支撐件沿著位于徑向方向的軸線而從旋轉(zhuǎn)軸延伸。導(dǎo)線支撐件限定了弧形 導(dǎo)線容納表面，以容納主磁場繞組的至少一個導(dǎo)線。根據(jù)本公開的一個典型方面的發(fā)電機包括軸，限定旋轉(zhuǎn)軸線；第一端匝支撐件， 安裝到主磁場轉(zhuǎn)子芯上，第一端匝支撐件包括至少一個第一導(dǎo)線支撐件，該至少一個第一 導(dǎo)線支撐件沿著位于徑向方向的軸線而從旋轉(zhuǎn)軸線延伸，至少一個第一導(dǎo)線支撐件各限定 了第一弧形導(dǎo)線容納表面；第二端匝支撐件，安裝到主磁場轉(zhuǎn)子芯上，第二端匝支撐件包括 至少一個第二導(dǎo)線支撐件，該至少一個第二導(dǎo)線支撐件沿著位于徑向方向的軸線而從旋轉(zhuǎn) 軸線延伸，至少一個第二導(dǎo)線支撐件各限定了第二弧形導(dǎo)線容納表面；以及主磁場繞組，包 括纏繞在第一弧形導(dǎo)線容納表面和第二弧形導(dǎo)線容納表面上的至少一個導(dǎo)線。根據(jù)本公開的一個典型方面形成用于發(fā)電機的轉(zhuǎn)子的方法，包括將端匝支撐件 安裝到限定了旋轉(zhuǎn)軸線的主磁場轉(zhuǎn)子芯上；將主磁場繞組至少部分地纏繞在端匝支撐件的 導(dǎo)線支撐件上，主磁場繞組的至少一個導(dǎo)線被支撐在所述端匝支撐件的弧形導(dǎo)線容納表面 上。


通過以下公開的非限制性的實施例的詳細描述，各種特征對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員 將變得清楚。伴隨著該詳細描述的附圖可被簡要地描述如下圖1是用于燃氣渦輪引擎的起動發(fā)電機的通常的示意截面圖；圖2A是轉(zhuǎn)子組件的透視圖；圖2B是安裝在轉(zhuǎn)子軸上的主磁場的透視圖；圖2C是轉(zhuǎn)子組件的主轉(zhuǎn)子磁場芯的另一透視圖；圖3是端部支撐件的透視4
圖4是端部支撐件的平面圖；圖5是端部支撐件的一個導(dǎo)線支撐件的放大圖；圖6是沿著圖4中的6-6線的截面圖；圖7是沿著圖4中的7-7線的截面圖；圖8是沿著圖7中的8-8線的截面圖；以及圖9是圖7的截面圖，其示意性地顯示了纏繞在端部支撐件的導(dǎo)線支撐件的主磁 場繞組的六導(dǎo)線的非嵌套的堆疊實施例。
具體實施例方式圖1示意性地顯示了由例如燃氣渦輪引擎的原動機T所驅(qū)動的典型發(fā)電機20的 選定部分，當(dāng)原動機τ驅(qū)動時，發(fā)電機20產(chǎn)生電流。該發(fā)電機20通常可包括發(fā)電部分22、 容積泵24以及傳動箱26，全被包含在共同的外殼組件28內(nèi)。雖然在公開的實施例中說明 了變頻起動發(fā)電機(VFSG)，但應(yīng)當(dāng)理解，例如VFG或IDG的其他發(fā)電機系統(tǒng)也將從此受益。 這些類型的發(fā)電機可尤其適合于飛機的應(yīng)用。所公開的非限制性的實施例中的發(fā)電部分22是3相機器，其包括沿著轉(zhuǎn)子軸36 安裝的三個機器30、32以及34，該轉(zhuǎn)子軸沿著旋轉(zhuǎn)軸A。三個機器的定子組件30B、32B、34B 安裝在外殼組件28內(nèi)，并且，三個轉(zhuǎn)子組件30A、32A、34A安裝在轉(zhuǎn)子軸36上?？墒褂棉D(zhuǎn)子 軸36所延伸穿過的驅(qū)動端(DE)覆蓋組件28A和非驅(qū)動端(NDE)覆蓋組件28B來封閉外殼 組件28。 第一機器30包括具有PMG轉(zhuǎn)子組件30A和定子組件30B的永磁體發(fā)電機(PMG)。 PMG定子組件30B為激活發(fā)電機而提供動力，也為電力系統(tǒng)的其他構(gòu)件提供動力。第二機器 32包括具有ME轉(zhuǎn)子組件32A和定子組件32B的主勵磁機(ME)。ME通過GP⑶(發(fā)電機動力 控制單元)而從PMG接收場激勵。ME轉(zhuǎn)子組件32A的輸出被提供至安裝在二極管組塊38 的轉(zhuǎn)子。二極管組塊38可分為六個二極管，以提供3相全波橋整流。二極管組塊38的直 流輸出提供至第三機器34。參考圖2A，發(fā)電部分22的主繞場轉(zhuǎn)子組件30A通常包括多個端匝支撐件40 (也在 圖2B和圖3中顯示)，該端匝支撐件40鄰接于主磁場轉(zhuǎn)子芯41 (圖2C)而安裝，以與轉(zhuǎn)子 軸36 —起旋轉(zhuǎn)。各個端匝支撐件40限定了多個導(dǎo)線支撐件44，該導(dǎo)線支撐件支撐主磁場 繞組42的相應(yīng)部分，主磁場繞組42由纏繞在主磁場轉(zhuǎn)子芯41和端匝支撐件40上的至少 一個導(dǎo)線42W形成。各個端匝支撐件40鄰接于軸向的端板37而安裝，該端板至少部分地 支撐主磁場轉(zhuǎn)子芯41。在公開的非限制性的實施例中，利用了三個端匝支撐件40，各端匝 支撐件具有兩個導(dǎo)線支撐件44，以提供6極的轉(zhuǎn)子芯。但是，多個端匝支撐件40均相同， 此處將僅詳細地描述單個端匝支撐件40。端匝支撐件40可由諸如托朗、聚酰胺-酰亞胺 (PAI)、或Vespel、聚酰亞胺的高強度熱塑性塑料制成。參考圖4，相對于旋轉(zhuǎn)軸線A，端匝支撐件40限定了內(nèi)直徑ID和外直徑0D。在一 個非限制性的尺寸實施例中，尺寸ID約為1. 3英寸(33. 0毫米)，尺寸OD約為3. 3英寸 (83. 8毫米)。OD尺寸對ID尺寸的具體比例在2. 3 1和2. 7 1之間。導(dǎo)線支撐件44沿著位于徑向方向的軸線B而從旋轉(zhuǎn)軸線A延伸。參考端匝支撐 件長度ESL，各個導(dǎo)線支撐44限定了長度尺寸SL，該長度尺寸在徑向方向上從旋轉(zhuǎn)軸線A延伸(圖5)。在一個非限制性的尺寸實施例中，尺寸SL約為0.9英寸(22. 9毫米)，尺寸 ESL約為2. 9英寸(73. 7毫米)。SL尺寸對ESL尺寸的具體比例在0. 2 1和0. 4 1之 間。端帽46限定了各個導(dǎo)線支撐件44的端部分。端帽46沿著旋轉(zhuǎn)軸線A而在軸向 方向上延伸，從而相對地寬于導(dǎo)線支撐件44(也在圖3中顯示)。端帽46限定了寬度尺寸 ECh(圖6)。在一個非限制性的尺寸實施例中，尺寸ECh約為0. 75英寸(19. 1毫米)。參考圖7，各個導(dǎo)線支撐件44包括弧形導(dǎo)線容納表面50或相應(yīng)的主磁場繞組42 的一部分所纏繞的冠頂。弧形導(dǎo)線容納表面50限定了弧形尺寸CA和寬度CW。在一個非限 制性的尺寸實施例中，尺寸CA約為R 2. 5英寸(63. 5毫米)，尺寸CW約為1.6英寸(40.6 毫米)。各個導(dǎo)線支撐件44包括多個扇形孔(SCallop)48，以容納主磁場繞組42的各自導(dǎo) 線。多個扇形孔48限定了長度尺寸CLw，在一個非限制性的尺寸實施例中，該長度尺寸約為 0.92英寸(23.4毫米)。在一個非限制性的實施例中，提供了 14個扇形孔48(圖8)。導(dǎo)線42W移動的主區(qū)域由申請人確定為位于主磁場繞組42的端匝，因為徑向負荷 顯著地增加，這部分地由于相對較大的直徑和高速運行。常規(guī)的端匝支撐件是平的，導(dǎo)線停 留在端匝上。由于端匝支撐件是平的，因而導(dǎo)線可被相對緊地拉著穿過并張緊得像弓一樣， 以減少移動，然而，導(dǎo)線可不被支撐在平的端匝支撐件的中部。參考圖9，弧形導(dǎo)線容納表面50限定了冠頂高度尺寸CH。冠頂高度尺寸CH可被定 義為約兩根導(dǎo)線的直徑，在一個非限制性的尺寸實施例中，其約為0. 132英寸(3. 4毫米)。 弧形導(dǎo)線容納表面50均勻地支撐穿過導(dǎo)線支撐件44的整個跨度的導(dǎo)線。至此，這消除了 弓弦效應(yīng)并在高負荷下支撐導(dǎo)線，也降低了由導(dǎo)線的移動所導(dǎo)致的疲勞失效的可能性。在一個非限制性的實施例中，位于弧形導(dǎo)線容納表面50上的六導(dǎo)線的非嵌套的 堆疊尺寸CHw約為0. 396英寸(10. 1毫米)，其具有端帽延伸尺寸ECX，該尺寸是從六導(dǎo)線的 非嵌套的堆疊的頂部向著端帽46的頂部延伸。在一個非限制性的尺寸實施例中，尺寸ECX 約為0.07英寸(1.8毫米)。尺寸CH對尺寸ECH的具體比例是在5. 5 1至6 1之間。 即，尺寸ECH是尺寸EC的5. 5至6倍。這個比例促進了有效地支撐更大直徑的端匝支撐件 40的更高的徑向負荷。上述描述是典型的示范，而不由其內(nèi)的限制限定。各種非限制性的實施例在本文 中被公開，然而，本領(lǐng)域中的一個普通技術(shù)人員將認識到，鑒于上述教導(dǎo)，各種變型和變化 將落入所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。因此，可以理解，在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，該公開可 以不按照具體描述的方式實施。出于此原因，必須研究所附的權(quán)利要求，以確定真正的范圍 和內(nèi)容。
權(quán)利要求
一種用于發(fā)電機的端匝支撐件，包括導(dǎo)線支撐件，該導(dǎo)線支撐件沿著位于徑向方向的軸線而從旋轉(zhuǎn)軸線延伸，所述導(dǎo)線支撐件限定了弧形導(dǎo)線容納表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端匝支撐件，其特征在于，所述弧形導(dǎo)線容納表面限定了冠 頂高度尺寸CH。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的端匝支撐件，其特征在于，所述冠頂高度尺寸CH約為兩根導(dǎo) 線的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的端匝支撐件，其特征在于，所述端匝支撐件限定了長度尺 寸SL，從所述旋轉(zhuǎn)軸線參考端匝支撐件的長度ESL以將SL尺寸對ESL尺寸的比例限定在 0. 2 1 至 0. 4 1 之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的端匝支撐件，其特征在于，所述端匝支撐件限定了多個扇形孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端匝支撐件，其特征在于，還包括端帽，該端帽限定了所述導(dǎo) 線支撐件的端部分，所述端帽沿著所述旋轉(zhuǎn)軸線而在軸向方向上延伸，所述端帽沿著所述 旋轉(zhuǎn)軸線相對于所述導(dǎo)線支撐件而更寬。
7.一種用于發(fā)電機的轉(zhuǎn)子，包括主磁場繞組；軸，限定旋轉(zhuǎn)軸線；以及端匝支撐件，安裝到所述主磁場轉(zhuǎn)子芯上，以至少部分地支撐所述主磁場繞組，所述端 匝支撐件包括導(dǎo)線支撐件，該導(dǎo)線支撐件沿著位于徑向方向的軸線而從旋轉(zhuǎn)軸線延伸，所 述導(dǎo)線支撐件限定了弧形導(dǎo)線容納表面，以容納所述主磁場繞組的至少一個導(dǎo)線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述端匝支撐件還包括端帽，該端帽限定 了所述導(dǎo)線支撐件的端部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述端匝支撐件限定了120度的弧。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述弧形導(dǎo)線容納表面相對于包含所述 軸線的平面而被限定，所述旋轉(zhuǎn)軸線穿過所述平面。
11.一種發(fā)電機，包括軸，限定旋轉(zhuǎn)軸線；第一端匝支撐件，安裝到所述主磁場轉(zhuǎn)子芯上，所述第一端匝支撐件包括至少一個第 一導(dǎo)線支撐件，該至少一個第一導(dǎo)線支撐件沿著位于徑向方向的軸線而從所述旋轉(zhuǎn)軸線延 伸，所述至少一個第一導(dǎo)線支撐件各限定了第一弧形導(dǎo)線容納表面；第二端匝支撐件，安裝到所述主磁場轉(zhuǎn)子芯上，所述第二端匝支撐件包括至少一個第 二導(dǎo)線支撐件，該至少一個第二導(dǎo)線支撐件沿著位于徑向方向的軸線而從所述旋轉(zhuǎn)軸線延 伸，所述至少一個第二導(dǎo)線支撐件各限定了第二弧形導(dǎo)線容納表面；以及主磁場繞組，包括纏繞在所述第一弧形導(dǎo)線容納表面和所述第二弧形導(dǎo)線容納表面上 的至少一個導(dǎo)線。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)電機，其特征在于，所述第一弧形導(dǎo)線容納表面被導(dǎo)向 所述軸的第一端部分，所述第二弧形導(dǎo)線容納表面被相反地導(dǎo)向所述軸的第二端部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)電機，其特征在于，所述第一和第二弧形導(dǎo)線容納表面各限定了冠頂高度尺寸CH，所述冠頂高度尺寸CH約為兩根導(dǎo)線的直徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)電機，其特征在于，所述第一端匝支撐件包括六個第一 導(dǎo)線支撐件，所述第二端匝支撐件包括六個第二導(dǎo)線支撐件。
15.一種形成用于發(fā)電機的轉(zhuǎn)子的方法，包括將端匝支撐件安裝到限定了旋轉(zhuǎn)軸線的主磁場轉(zhuǎn)子芯上，將主磁場繞組至少部分地纏 繞在所述端匝支撐件的一個導(dǎo)線支撐件上，使得所述主磁場繞組的至少一個導(dǎo)線被支撐在 所述端匝支撐件的弧形導(dǎo)線容納表面上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，還包括將所述主磁場繞組的各個導(dǎo)線 定位在形成于所述導(dǎo)線支撐件中的扇形孔內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，還包括將所述主磁場繞組的各個導(dǎo)線 定位在由所述導(dǎo)線支撐件限定的端帽之下。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，還包括將所述至少一個導(dǎo)線支撐在所 述弧形導(dǎo)線容納表面上，該弧形導(dǎo)線容納表面限定了冠頂高度尺寸CH，所述冠頂高度尺寸 CH約為兩根導(dǎo)線的直徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于發(fā)電機的主繞場的冠狀端部繞組支撐件。具體而言，一種用于發(fā)電機的端匝支撐件包括導(dǎo)線支撐件。該導(dǎo)線支撐件沿著位于徑向方向的軸線而從旋轉(zhuǎn)軸線延伸。該導(dǎo)線支撐件限定了弧形導(dǎo)線容納表面。
文檔編號H02K1/24GK101931283SQ20101021099
公開日2010年12月29日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者A·D·漢森, D·帕特爾, G·W·赫夫斯特德勒 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司