CN212774519U - 一种适用于小型涡轮发动机的内嵌式电机 - Google Patents
一种适用于小型涡轮发动机的内嵌式电机 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于小型涡轮发动机的内嵌式电机，本实用新型利用发动机原有的内部空间，将电机嵌入至发动机的内部，其转子磁钢直接安装于发动机的主轴上，实现电机与发动机同转速运转，电机为起动、发电一体化设计，两种模式均运行在发动机转速下，不需要变速装置，且发电模式最大功率位于发动机设计点转速下，此时转速最高，功率密度远高于常规发电装置。本实用新型电机转子与发动机转子为一体式结构，充分利用发动机内部空间，结构紧凑，体积小。
Description
技术领域
本实用新型属于燃气轮机装置技术领域，具体涉及一种适用于小型涡轮发动机的内嵌式电机。
背景技术
涡轮发动机分布式发电系统为近年来新兴的研究热点，具有体积小、重量轻、效率高、清洁可靠等特点，广泛应用于各类航空器与车辆的动力装置、辅助动力系统等，具有广泛的军用、民用前景。随着电力电子技术的不断进步，各种航空器的机载设备耗电量也迅速提高，在保留原有发动机尺寸基本不变的前提下，对发动机的发电能力提出了更高的要求。
对于小型涡轮发动机而言，发动机主轴的转速大大高于大型的涡轮发动机，高转速可以显著提高发电机的功率密度，从而减小大功率电机带来的附加质量对于整台发动机的影响。将发电机置于涡轮发动机的内部，可以充分利用原有空余空间，同时借助运行时产生的气流对发电机进行充分的冷却。
申请号：2018216163750，公开日：2019.08.09，专利名称《一种一体式离心压缩机》，公开了进气道从侧面进入，但与电机隔开，因此电机无法借助进气对其进行冷却；申请号：2008200508767，公开日：2009.4.15，专利名称《热力发电核心机》，从结构上讲他们这个属于地面燃机，进气、排气结构都是地面燃机才会使用的蜗壳结构，结构重量很大，电机与发动机为两个独立的组件。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种适用于小型涡轮发动机的内嵌式电机，将起动/发电机嵌入至发动机的内部，实现电机与发动机同转速运转，从而提高发电机的功率密度，减小电机所需体积，同时，将发动机运行时产生的高速气流引入发电机内部，对发电机进行充分的冷却的适用于小型涡轮发动机的内嵌式电机。
为了达到上述目的，本实用新型包括电机和发动机，电机安装在发动机内部；
电机包括电机转子磁钢；
发动机包括同轴设置的发动机主轴和若干压气机，电机转子磁钢和所有压气机均套设在发动机主轴上，电机转子磁钢位于多个压气机之间。
电机包括电机定子绕组；
发动机包括压气机机匣、压气机机匣支柱和压气机叶轮；
电机定子绕组套设在电机转子磁钢外侧且两者均安装在压气机机匣内，电机定子绕组与压气机机匣之间形成气流通道，压气机机匣支柱安装在压气机机匣底部，且压气机机匣支柱内设与压气机机匣内部贯通连接的空腔，压气机叶轮套设在电机转子磁钢上且压气机叶轮位于压气机机匣内。
压气机机匣、压气机机匣支柱和压气机叶轮同轴安装。
压气机为离心式压气机或轴流式压气机。
电机为永磁直流电机。
与现有技术相比，本实用新型利用发动机原有的内部空间，将电机嵌入至发动机的内部，其转子磁钢直接安装于发动机的主轴上，实现电机与发动机同转速运转，电机为起动、发电一体化设计，两种模式均运行在发动机转速下，不需要变速装置，且发电模式最大功率位于发动机设计点转速下，此时转速最高，功率密度远高于常规发电装置。本实用新型电机转子与发动机转子为一体式结构，充分利用发动机内部空间，结构紧凑，体积小。
进一步的，本实用新型的压气机机匣支柱内设与压气机机匣内部贯通连接的空腔，可以充分利用压气机产生的高速流动的空气进行冷却；
附图说明
图1为本实用新型的剖面示意图；
其中，1、电机转子磁钢，2、压气机，3、发动机主轴，4、电机定子绕组，5、压气机机匣，6、压气机机匣支柱，7、压气机叶轮，8、气流通道。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
参见图1，包括电机和发动机，电机安装在发动机内部；
电机包括电机转子磁钢1和电机定子绕组4；
发动机包括压气机机匣5、压气机机匣支柱6和压气机叶轮7，以及同轴设置的发动机主轴3和若干压气机2，电机转子磁钢1和所有压气机2均套设在发动机主轴3上，电机转子磁钢1位于多个压气机2之间。电机转子磁钢1绕组的电缆通过压气机机匣支柱6穿出至发动机外部；压气机叶轮7、电机定子绕组4、电机转子磁钢1、压气机机匣5共同安装组成压气机单元体，压气机叶轮7位于压气机一侧。
电机定子绕组4套设在电机转子磁钢1外侧且两者均安装在压气机机匣5内，电机定子绕组4与压气机机匣5之间形成气流通道，压气机机匣支柱6安装在压气机机匣5底部，且压气机机匣支柱6内设与压气机机匣5内部贯通连接的空腔，压气机叶轮7套设在电机转子磁钢1上且压气机叶轮7位于压气机机匣5内。压气机机匣5、压气机机匣支柱6和压气机叶轮7同轴安装。
优选的，压气机2为离心式压气机或轴流式压气机。电机安装位置不限于轴流压气机与离心压气机中间，也可根据需要安装于多个轴流压气机或多个离心压气机中间。
优选的，电机为永磁直流电机。
根据实际需要，电机也可以设计为仅作为起动机使用，或仅作为发电机使用。
压气机机匣5与气流通道8所构成的角度并不固定，气流通道8不一定是沿发动机轴向进气与出气，也可能是从发动机直径方向进气、轴向出气；或者轴向进气、径向出气；或者径向进气、径向出气；所构成角度即进、出气的角度与发动机轴线所呈的角度；收缩、扩张或者周向的气流通道均可以产生冷却效果；
压气机机匣支柱6的数量、与气流通道8所构成的角度并不固定，对气流通道8的堵塞效果可以通过调整气流通道8面积来避免，即调整气流通道的容积。
本实用新型的工作原理如下：
1)将电机定子绕组4安装至压气机机匣5上，完成压气机静子部件的装配。
2)将压气机2套入发动机主轴3中，将电机转子磁钢1从前部装在发动机主轴3上，将另一部分压气机机匣5从前部装入压气机2外部，完成压气机部分的装配；
3)将1)中所提到的压气机静子部件从前部套入电机转子磁钢1上，将压气机叶轮7从前部套入电机转子磁钢1上，完成整个装配。
4)气流通道8位于电机定子绕组4外部，压气机机匣支柱6从气流通道8中间穿过，利用发动机工作时产生的气流对电机定子绕组4及轴流压气机机匣5进行冷却。
Claims (5)
1.一种适用于小型涡轮发动机的内嵌式电机，其特征在于，包括电机和发动机，电机安装在发动机内部；
电机包括电机转子磁钢(1)；
发动机包括同轴设置的发动机主轴(3)和若干压气机(2)，电机转子磁钢(1)和所有压气机(2)均套设在发动机主轴(3)上，电机转子磁钢(1)位于多个压气机(2)之间。
2.根据权利要求1所述的一种适用于小型涡轮发动机的内嵌式电机，其特征在于，电机包括电机定子绕组(4)；
发动机包括压气机机匣(5)、压气机机匣支柱(6)和压气机叶轮(7)；
电机定子绕组(4)套设在电机转子磁钢(1)外侧且两者均安装在压气机机匣(5)内，电机定子绕组(4)与压气机机匣(5)之间形成气流通道，压气机机匣支柱(6)安装在压气机机匣(5)底部，且压气机机匣支柱(6)内设与压气机机匣(5)内部贯通连接的空腔，压气机叶轮(7)套设在电机转子磁钢(1)上且压气机叶轮(7)位于压气机机匣(5)内。
3.根据权利要求2所述的一种适用于小型涡轮发动机的内嵌式电机，其特征在于，压气机机匣(5)、压气机机匣支柱(6)和压气机叶轮(7)同轴安装。
4.根据权利要求1所述的一种适用于小型涡轮发动机的内嵌式电机，其特征在于，压气机(2)为离心式压气机或轴流式压气机。
5.根据权利要求1所述的一种适用于小型涡轮发动机的内嵌式电机，其特征在于，电机为永磁直流电机。
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|---|---|---|---|
| CN202021650767.6U CN212774519U (zh) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | 一种适用于小型涡轮发动机的内嵌式电机 |
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Publications (1)
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| CN212774519U true CN212774519U (zh) | 2021-03-23 |
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Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN212774519U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113517785A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-19 | 中国航发湖南动力机械研究所 | 一种航空发动机交流发电机装置 |
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2020
- 2020-08-10 CN CN202021650767.6U patent/CN212774519U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113517785A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-19 | 中国航发湖南动力机械研究所 | 一种航空发动机交流发电机装置 |
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