CN112049909A - 一种带无级变速装置的发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于航空发动机附属结构设计领域，公开了一种带无级变速装置的发电系统，所述发电系统由输入转子、第一齿轮、第二齿轮、主动带轮、传动带、从动带轮、发电机；所述输入转子用于提供转动动能，所述从动带轮为可变直径传动轮；所述第一齿轮套装在转子上，所述第二齿轮与第一齿轮啮合，所述主动带轮和第二齿轮安装于同一转轴上，所述主动带轮与从动带轮通过传动带传动，根据主动带轮和从动带轮的直径比调节传动比，所述从动带轮带动发电机发电。本系统结构简单，零部件数量较传统齿轮传动少，传动系统的体积小、重量轻；减少了传递中的能量损耗，通过转子增速，发电机在最佳工作转速范围内工作，发电效率高，降低了传动系统的复杂性。

Description

一种带无级变速装置的发电系统
技术领域
本发明涉及一种航空发动机传动及发电系统，具体涉及一种带无级变速装置的发电系统。
背景技术
航空发动机的传统传动系统为齿轮传动，发动机转子的转动带动中央传动装置的齿轮传动，又带动发动机附件传动装置，继而带动发动机附件机匣上的泵类附件工作。传统的齿轮传动系统需将转子的动能经一系列的齿轮的变速及传动传递至附件，所需的齿轮系统复杂且重量大。
多电及全电发动机是未来航空发动机的发展方向之一，多电及全电发动机采用更先进的电调控制取代传统的机械液压控制，电调控制将增大发动机的供电需求。随着飞机机载雷达、传感器、武器等耗电类附件的增加，飞机对发动机电力供应的功率要求越来越大。
发动机对电力提取的要求增加，传统尺寸传动进行功率提取及驱动附件工作的形式无法满足大功率供电的需求，简化功率传动路径并提高发电效率是增加发电机发电功率的重要方式。
发动机从起动到最大状态，发动机的转速逐渐增加，在发动机转子转速较低时，转子传递给发电机的转速也较小，较低的发电机转速不利于电力的输出，利用无级变速装置将发动机转子的转速进行增速，将提高了的转速传递给发电机，有利于发电机在发动机的全转速范围内最大效率的产生电能。
发明内容
发明目的：根据发动机对电能输出的需求，提出一种带无级变速装置的发电系统，实现在发动机转子全转速范围内进行高效率功率提取。
技术方案：一种带无级变速装置的发电系统，所述发电系统由输入转子、第一齿轮、第二齿轮、主动带轮、传动带、从动带轮、发电机；所述输入转子用于提供转动动能，所述从动带轮为可变直径传动轮；所述第一齿轮套装在转子上，所述第二齿轮与第一齿轮啮合，所述主动带轮和第二齿轮安装于同一转轴上，所述主动带轮与从动带轮通过传动带传动，根据主动带轮和从动带轮的直径比调节传动比，所述从动带轮带动发电机发电。
优选的，可变直径带轮上设置有直径调节装置，通过直径调节装置调节传动带在带轮上的位置，直径调节装置可轴向线性移动，进而改变其传动轮的传动直径，达到无极变速的目的；输入转子会在不同的工作状态下运行，不同的工作状态其转速不同，可通过无极变速装置，调节传动比以到达发电机的最佳工作转速范围。
优选的，所述直径调节装置采用液压缸，这种变矩器自适应能力强，可在一定范围内自动无极变速、变矩，具有良好的稳定性，在轴向进行作动，特别适用于空间狭小的应用环境。
优选的，所述第二齿轮、主动带轮、从动带轮与转轴为一体成型结构，具有较高的同轴度，运行更稳定，转动过程中转动动能损失最小。
优选的，所述第一齿轮、第二齿轮啮合处设置有润滑系统，降低啮合产生的热量，减小齿轮间的磨损，延长使用寿命。
优选的，发电机输入转轴与从动带轮连接转轴之间设置有柔性联轴器，减小转轴不对心引起的振动问题，保证零部件的可靠性。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明提出了一种带无级变速装置的发电系统，取代了传统的通过齿轮传动提取发动机转子功率的方式，带传动取代了齿轮传动，结构简单，零部件数量较传统齿轮传动少，降低生产成本，传动系统的体积小、重量轻。带无级变速装置的发电系统以更短的传动路径将转子动能转化为电能，减少了传递中的能量损耗，通过转子增速，发电机在最佳工作转速范围内工作，发电效率高。减少了齿轮传动的数量，对齿轮啮合及轴承位置的润滑点减少，降低了传动系统的复杂性。
附图说明
图1是本发明专利带无级变速装置的发电系统示意图；
其中，1－输入转子、2－第一齿轮、3－第二齿轮、4－主动带轮、5－传动带、6－从动带轮、7－发电机。
具体实施方式
如图1所示，带无级变速装置的传动系统由输入转子1、第一齿轮2、第二齿轮3、主动带轮4、传动带5、从动带轮6、发电机7组成，
第一齿轮2安装于输入转子1上，通过第二齿轮2将输入转子的转动传递至与输入转子平行的轴上；主动带轮4安装在第二齿轮3所在的转轴上，主动带轮4根据所在的安装空间大小，选择固定直径传动轮或可变直径传动轮，当主动带轮4为可变直径传动轮时需配合有直径调节装置；当主动带轮为固定直径传动轮时，传动带需带有弹性，满足轮间距的变化。从动带轮为带有直径调节装置的可变直径传动轮。传动带安装在主动带轮和从动带轮上，根据主动带轮和从动带轮的直径比调节传动比，使从动带轮的转速保持在发电机最佳工作转速范围内。从动带轮的转轴与发电机直接连接或通过一对啮合的齿轮间接传递至发电机。在具体实施过程中，所述直径调节装置采用液压缸或其他电驱动机构，以实现轴向位移调节。
以航空发动机为例，本发明所提出的发电系统中，所述输入转子为发动机高压或低压转子，发动机工作时，转速由低至高，会在慢车、巡航、最大等转速状态进行工作，不同的状态转速不同，并会保持一定时间，输入转子带动第一齿轮转动，继而带动第二齿轮转动，第二齿轮与主动带轮安装在同一转轴上，将第二齿轮的转动动能传递至主动带轮，主动带轮通过传动带带动从动带轮转动，从动带轮带动发电机输入轴转动进行发电，实现发电功能。
因带传动中主动带轮、从动带轮需一定的张紧力，传动带不能直接安装于转子上，需在转子上安装第一齿轮，通过第二齿轮将转子转动传递至下一级传动部件。主动带轮和第二齿轮安装于同一转轴上，主动带轮、从动带轮和传动带为无级变速装置的核心传动部件。主动带轮和从动带轮为可变直径传动轮，可根据需要变化传动轮直径，进而调节传动比，所调节的传动比结合发电机最佳工作转速范围，以使得发电机处于最优的发电状态，提高发电效率。
作为无极变速的其中一种实施形式，在本发明提出的系统中，所述主动带轮设置为固定直径的传动轮，从动带轮为可变直径传动轮，从动带轮上设置有直径调节装置，主动带轮与从动带轮之间通过具有弹性的传动带传动，从动带轮的转轴与发电机直接连接或通过一对啮合的齿轮间接传递至发电机，通过直径调节装置调节传动带在带轮上的位置，直径调节装置可轴向线性移动，进而改变其传动轮的传动直径，达到无极变速的目的；输入转子会在不同的工作状态下运行，不同的工作状态其转速不同，可通过无极变速装置，调节传动比以达到发电机的最佳工作转速范围；这种实施形式减小了安装空间需求，使所述系统结构更为紧凑，可在常规的支承机匣上进行安装，对输入转子所属系统改动量较小。
作为无极变速的另一种实施形式，在本发明所提出的系统中，所述主动带轮与从动带轮均采用可变直径传动轮，所述主动带轮与从动带轮上均设置有直径调节装置，主动带轮与从动带轮同时调节传动直径，即其中一个带轮直径增大，另一带轮直径减小，主动带轮与从动带轮之间的传动比呈线性变化，达到无极变速的目的；这种实施形式，调节传动比范围更广，无极调节效果更优。

Claims (8)

1.一种带无级变速装置的发电系统，其特征在于：所述发电系统由输入转子、第一齿轮、第二齿轮、主动带轮、传动带、从动带轮、发电机组成；所述输入转子用于提供转动动能，所述从动带轮为可变直径传动轮；所述第一齿轮套装在输入转子上，所述第二齿轮与第一齿轮啮合，所述主动带轮和第二齿轮安装于同一转轴上，所述主动带轮与从动带轮通过传动带传动，根据主动带轮和从动带轮的直径比调节传动比，所述从动带轮带动发电机发电。
2.根据权利要求1所述的带无级变速装置的发电系统，其特征在于：可变直径带轮上设置有直径调节装置，通过直径调节装置调节传动带在带轮上的位置，直径调节装置可轴向线性移动，进而改变其传动轮的传动直径，达到无极变速的目的；输入转子会在不同的工作状态下运行，不同的工作状态其转速不同，通过无极变速装置，调节传动比以到达发电机的最佳工作转速范围。
3.根据权利要求2所述的带无级变速装置的发电系统，其特征在于：所述直径调节装置采用液压缸。
4.根据权利要求1所述的带无级变速装置的发电系统，其特征在于：所述第二齿轮、主动带轮、从动带轮与转轴为一体成型结构。
5.根据权利要求1所述的带无级变速装置的发电系统，其特征在于：所述第一齿轮、第二齿轮啮合处设置有润滑系统。
6.根据权利要求1所述的带无级变速装置的发电系统，其特征在于：所述发电机输入转轴与从动带轮连接转轴之间设置有柔性联轴器。
7.根据权利要求1所述的带无级变速装置的发电系统，其特征在于：所述主动带轮与从动带轮之间通过具有弹性的传动带传动。
8.根据权利要求1所述的带无级变速装置的发电系统，其特征在于：所述主动带轮与从动带轮均为可变直径传动轮，所述主动带轮与从动带轮上均设置有直径调节装置，主动带轮与从动带轮同时调节传动直径。
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