[发明专利]具有可分离磁体载体的电机

说明书

本发明涉及一种电机，界定纵向方向、径向方向和圆周方向以及沿着所述纵向方向界定的轴向中心线。所述电机包括转子总成，所述转子总成包括沿着所述圆周方向布置的多个载体。每一对载体沿着所述圆周方向界定其间的载体间隙，且每个载体均包括转子磁体。所述转子总成进一步包括沿着所述圆周方向在所述多个载体径向外部且环绕所述多个载体的外环，所述外环界定单式结构。

技术领域

本主题大体上涉及电机，且更具体地说涉及高速电机。

背景技术

出于适用目的，例如电动机和发电机的电机在各种行业中用以将电能转化为机械能，且反之亦然。举例来说，电机在汽车、航空、海事和其它行业中用以操作飞行器、直升飞机、汽车、船、潜艇、火车和/或任何其它合适的交通工具。

为了减少燃料消耗且改进推进效率，通常需要使用具有较大功率密度的电机，所述功率密度在本文中被称作电机的比功率(specific power)或功率重量比(power-to-weight ratio)。在相较于较重电机产生等效或较高功率时，具有高比功率的电机可能较小且较为轻量。

已知提高电机的转速会增大功率重量比。然而，随着转速提高，电机的各种旋转部件上的应力也会增大。因此，用于固持电机的旋转部件的固定结构必须较大且较重，因此增加成本、大小和重量。举例来说，某些电机使用圆盘固定结构，其实现比常规机器高得多的尖端速度和功率密度。然而，由于转子圆盘在高速操作期间经历较大离心力，因此通过转子部件施加于转子圆盘上的应力可能会限制电机达到较高速度的能力。

因此，期望具有用于改进比功率和效率的特征的电机。更具体地说，具有用于实现电机的高速操作以改进性能和比功率的特征的电机将尤其有益。

发明内容

本发明的各方面和优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本发明的实践而得知。

本申请涉及一种电机，界定纵向方向、径向方向和圆周方向以及沿着所述纵向方向界定的轴向中心线。所述电机包括转子总成，所述转子总成包括沿着所述圆周方向布置的多个载体。每一对载体沿着所述圆周方向界定其间的载体间隙，且每个载体均包括转子磁体。所述转子总成进一步包括沿着所述圆周方向在所述多个载体径向外部且环绕所述多个载体的外环，所述外环界定单式结构。

在各种实施例中，所述转子总成进一步包括安置在所述多个载体径向内部的轮毂，其中所述轮毂连接到每个载体。在又各种实施例中，所述轮毂包括多个构件，其中每个构件连接到每个载体。在一个实施例中，每个构件界定第一部分和第二部分，其中所述第二部分连接到所述载体且所述第一部分连接到轮毂的内环。在另一实施例中，每个构件界定第二部分和第三部分，其中所述第三部分沿着纵向方向朝向每个载体的第一端部安置且所述第二部分朝向每个载体与所述第一端部相对的第二端部安置，且沿着纵向方向和/或圆周方向将每个载体固定在每个构件内。在又一实施例中，所述轮毂进一步包括内环，所述多个构件连接到所述内环。

在一个实施例中，所述外环界定切向应力承载构件。

在另一实施例中，所述电机界定从轮毂到每个载体到外环的载荷路径。

在又一实施例中，所述电机界定从所述轮毂的内环到所述多个构件中的每一个、和从每个构件到每个载体、和从所述多个载体到所述外环的载荷路径。

在各种实施例中，所述电机进一步包括沿着纵向方向邻近于所述多个载体的定子总成。在一个实施例中，所述定子总成包括邻近于每个载体的转子磁体的多个定子导体，且间隙界定于定子导体与转子磁体之间。

在又各种实施例中，所述外环包括陶瓷基质复合材料、金属基质复合材料或聚合物基质复合材料。在一个实施例中，所述外环包括多种纤维，且其中所述纤维包括对位芳香族聚酰胺合成纤维、金属纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、对亚苯基对苯二甲酰胺纤维、芳族聚酰胺纤维、碳化硅纤维、石墨纤维、尼龙纤维、超高分子量聚乙烯纤维或其混合物。