CN206737958U - 单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构，包括转子轴和以沿轴向滑动周向固定的方式外套于转子轴的涡轮转子，还包括用于限定涡轮转子轴向位置的磁力限位组件；所述磁力限位组件包括固定于涡轮转子背面的磁环和对磁环沿轴向施加磁性阻力的磁性限位件；通过设置磁力限位组件，能够对涡轮转子沿轴向限位，并且涡轮转子在轴向高压气流的推动力和背面的磁性阻力的作用下平衡，保证涡轮转子的动态稳定性好，并且沿周向避免了摩擦力，能量损失少，转换效率高。

Description

单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构

技术领域

本实用新型涉及一种能量转换机构，具体涉及一种单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构。

背景技术

近年来，基于微/纳米技术的微机电系统获得迅猛发展，许多设备结构趋向于微型化和功能集成化，航空航天、通信、生物医学、国防等领域紧迫需求超高能量密度微型能源动力系统；现有微能源系统方案一般包括微型涡轮发动机、微型汪克尔转子发动机、微型自由活塞式发动机、微型外热机和微热电系统等，这些构造都为原有宏观构造的微型化，结构复杂，很难实现很好的微型化加工，而一般采用高压气流驱动涡轮转子的结构实现易于制造的微型能量转换机构，但由于单向高压气流压力的作用，使得涡轮转子转动具有一定转动阻力，并且转动的动态稳定性差，展现出的性能不理想。

因此，为解决以上问题，需要一种单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构，采用气流驱动涡轮转子构造，保证高压气流对涡轮转子有足够大的推力并保证动态稳定性，并且能量损失少，转换效率高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术中的缺陷，提供单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构，采用气流驱动涡轮转子构造，保证高压气流对涡轮转子有足够大的推力并保证动态稳定性，并且能量损失少，转换效率高。

本实用新型的单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构，包括转子轴和以沿轴向滑动周向固定的方式外套于转子轴的涡轮转子，还包括用于限定涡轮转子轴向位置的磁力限位组件；所述磁力限位组件包括固定于涡轮转子背面的磁环和对磁环沿轴向施加磁性阻力的磁性限位件。

进一步，所述磁性限位件为电磁线圈，所述电磁线圈与转子轴同轴设置并沿轴向设置于磁环的后方。

进一步，所述涡轮转子的正面沿轴向凹陷形成环形气垫槽。

进一步，所述涡轮转子与转子轴通过花键配合。

进一步，所述涡流转子上设置有用于在驱动气流的作用下驱动涡流转子转动的涡流腔，所述涡流腔为平行于中心轴的瓦状结构的弧形凹槽。

进一步，还包括同轴外套于转子轴的导气筒，转子轴的两端分别穿出导气筒两端面并与导气筒转动配合，所述导气筒的前端面和后端面分别设置有进气孔和出气孔。

进一步，所述导气筒与转子轴之间设置有滚动轴承。

进一步，所述导气筒的前端内部设置有用于对进入导气筒内的气体导向的导流板。

进一步，所述导流板的形状为前大后小的锥形环。

进一步，所述转子轴的外圆固定设置有驱动套，所述涡轮转子外套于驱动套外圆并通过花键驱动驱动套转动。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的一种单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构，通过设置磁力限位组件，能够对涡轮转子沿轴向限位，并且涡轮转子在轴向高压气流的推动力和背面的磁性阻力的作用下平衡，保证涡轮转子的动态稳定性好，并且沿周向避免了摩擦力，能量损失少，转换效率高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中环形气垫槽的结构示意图；

图3为本实用新型中涡轮转子的结构示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型的结构示意图，图2为本实用新型中环形气垫槽的结构示意图，图3为本实用新型中涡轮转子的结构示意图，如图所示，本实施例中的单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构；包括转子轴1和以沿轴向滑动周向固定的方式外套于转子轴1的涡轮转子2，还包括用于限定涡轮转子轴1向位置的磁力限位组件；所述磁力限位组件包括固定于涡轮转子2背面的磁环3和对磁环3沿轴向施加磁性阻力的磁性限位件；所述磁性限位件也可由永磁铁制成的磁环并固定于导气筒后端内壁，高压气流沿轴向吹向涡轮转子2，驱动涡轮转子2转动并带动转子轴1转动，转子后端可作为动力输出轴对外输出动力；涡轮转子2的正面为正对高压气流的一面，反之为背面，通过设置磁力限位组件，能够对涡轮转子2沿轴向限位，并且涡轮转子2在轴向高压气流的推动力和背面的磁性阻力的作用下平衡，保证涡轮转子2的动态稳定性好，并且沿周向避免了摩擦力，能量损失少，转换效率高。

本实施例中，所述磁性限位件为电磁线圈4，所述电磁线圈4与转子轴1同轴设置并沿轴向设置于磁环3的后方；当然，电磁线圈4需采用现有固定方式固定于导气筒内断臂，可采用外部电源为电磁线圈4供电并与前方磁环3产生排斥磁力，保证涡轮转子2的动态平衡，通过电磁线圈4产生阻力磁场，保证磁力大，利于涡轮转子2与电磁线圈4沿轴向保持较大距离。

本实施例中，所述涡轮转子2的正面沿轴向凹陷形成环形气垫槽5；所述环形气垫槽5与转子轴1同轴，工作时，环形气垫槽5内形成环形气垫团，保证涡轮转子2端面推力较大且稳定，利于避免径向跳动，进一步保证涡轮钻子的动态稳定性。

本实施例中，所述涡轮转子2与转子轴1通过花键配合；保证沿周向传动配合的稳定性好，并且周向驱动结构强度大。

本实施例中，所述涡流转子上设置有用于在驱动气流的作用下驱动涡流转子转动的涡流腔6，所述涡流腔6为平行于中心轴的瓦状结构的弧形凹槽；所述涡流腔6为六个并沿涡轮转子2周向均匀分布，有效地加大了承接气流冲击的面积，有利于提高涡轮转子2的转速。

本实施例中，还包括同轴外套于转子轴1的导气筒8，转子轴1的两端分别穿出导气筒8两端面并与导气筒8转动配合，所述导气筒8的前端面和后端面分别设置有进气孔9和出气孔10；所述进气孔9和出气孔10均为多个并沿圆周方向分布于导气筒8端面；通过导气筒8利于高压气体的动能利用效率，保证能量转换效率高。

本实施例中，所述导气筒8与转子轴1之间设置有滚动轴承11；保证转子轴1转动时前、后端的同轴度高，转子轴1转动的稳定性高；当然，所述滚动轴承11可为径向轴承和/或推力轴承，均属于现有技术，在此不再赘述。

本实施例中，所述导气筒8的前端内部设置有用于对进入导气筒8内的气体导向的导流板12；所述导流板12的形状为前大后小的锥形环；保证气流动能的有效利用，避免局部涡流。

本实施例中，所述转子轴1的外圆固定设置有驱动套13，所述涡轮转子2外套于驱动套13外圆并通过花键驱动驱动套13转动；所述驱动套13可过盈外套于转子轴1实现固定，该通过驱动套13的设置，利于减小花键的加工难度，保证制作方便。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构，其特征在于：包括转子轴和以沿轴向滑动周向固定的方式外套于转子轴的涡轮转子，还包括用于限定涡轮转子轴向位置的磁力限位组件；所述磁力限位组件包括固定于涡轮转子背面的磁环和对磁环沿轴向施加磁性阻力的磁性限位件。

2.根据权利要求1所述的单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构，其特征在于：所述磁性限位件为电磁线圈，所述电磁线圈与转子轴同轴设置并沿轴向设置于磁环的后方。

3.根据权利要求2所述的单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构，其特征在于：所述涡轮转子的正面沿轴向凹陷形成环形气垫槽。

4.根据权利要求3所述的单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构，其特征在于：所述涡轮转子与转子轴通过花键配合。

5.根据权利要求1所述的单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构，其特征在于：所述涡轮转子上设置有用于在驱动气流的作用下驱动涡轮转子转动的涡流腔，所述涡流腔为平行于中心轴的瓦状结构的弧形凹槽。

6.根据权利要求5所述的单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构，其特征在于：还包括同轴外套于转子轴的导气筒，转子轴的两端分别穿出导气筒两端面并与导气筒转动配合，所述导气筒的前端面和后端面分别设置有进气孔和出气孔。

7.根据权利要求6所述的单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构，其特征在于：所述导气筒与转子轴之间设置有滚动轴承。

8.根据权利要求6所述的单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构，其特征在于：所述导气筒的前端内部设置有用于对进入导气筒内的气体导向的导流板。

9.根据权利要求8所述的单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构，其特征在于：所述导流板的形状为前大后小的锥形环。

10.根据权利要求4所述的单级径向冲动式微型涡轮功能转换机构，其特 征在于：所述转子轴的外圆固定设置有驱动套，所述涡轮转子外套于驱动套外圆并通过花键驱动驱动套转动。