CN216278173U - 一种涡轮高速发电喷气装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种涡轮高速发电喷气装置，包括外壳，外壳的内部安装有涡轮转子和喷气机构；所述涡轮转子包括压气机、转子轴和轴流涡轮，所述转子轴的顶端安装有顶端锁紧螺母，尾端安装有尾端锁紧螺母，保证转子轴运作时的稳定性，压气机安装在转子轴的前端，压气机的叶轮固定在转子轴上，转子轴的后端一侧安装有轴流涡轮。具有以下优点：具备涡喷发动机通过燃料燃烧形成推力，又具备超高速发电功能。

Description

一种涡轮高速发电喷气装置

技术领域

本实用新型涉及一种涡轮高速发电喷气装置，具体涉及涡轮发动机的喷气发电机构。

背景技术

目前，传统微型涡轮喷气发动机的启动主要采用专用的有刷启动电动机，包括了永磁转子、定子、定子线圏、轴及轴承等，通常安装于涡轮喷气发动机前面，但在使用中存在如下问题，启动电流大、对电源容量要求大、只在启动过程中使用，发动机启动后，启动电动机就不再工作，并因安装在发动机叶轮前面从而阻碍空气的吸入，影响了涡喷发动机燃烧效率，不具备超高速发电功能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种涡轮高速发电喷气装置，具备涡喷发动机通过燃料燃烧形成推力，又具备超高速发电功能。

为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种涡轮高速发电喷气装置，包括外壳，外壳的内部安装有涡轮转子和喷气机构；

所述涡轮转子包括压气机、转子轴和轴流涡轮，所述转子轴的顶端安装有顶端锁紧螺母，尾端安装有尾端锁紧螺母，保证转子轴运作时的稳定性，压气机安装在转子轴的前端，压气机的叶轮固定在转子轴上，转子轴的后端一侧安装有轴流涡轮。

进一步的，所述压气机的外部安装有压气机罩壳，压气机的一侧安装有启动电机，启动电机包括双面盘式定子和两个永磁转子。

进一步的，所述双面盘式定子和两个永磁转子固定在转子轴，启动电机的后端连接有轴承，固定转子轴使其实现转动。

进一步的，所述压气机罩壳和启动电机的外部连接有叶片扩压器，转子轴的中间两侧位置安装有燃烧室。

进一步的，所述涡轮喷气发电机构包括点火构件，点火构件安装在外壳的外部，并与燃烧室相连。

进一步的，所述启动电机的永磁转子安装在压气机的叶轮内侧。

进一步的，所述双面盘式定子的线圈固定在扩压器上，双面盘式定子的线圈、两个永磁转子与压气机的叶轮以转子轴同轴安装。

进一步的，所述压气机的叶轮内侧设有与永磁转子形状相适应的凹槽，永磁转子置于该凹槽，从而使永磁转子嵌入压气机的叶轮内固定。

进一步的，所述永磁转子可为盘式结构的两个转子。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本实用新型改变现有微型涡喷启动机电机的安装位置，整体缩短了发动机长度，且电机不再阻挡空气的进入、使涡喷发动机燃烧效率増加、提高了推重比、减少了空间占用。

电机安装位置隐蔽，不易损坏，在此位置，电机还能得到强制风冷，从而发电效率增加、寿命延长；再加上电机安装在原机的转轴上，利用了原机的轴承，省去了电机轴承，结构简单可靠，因而也解决了高速电机轴承易损坏的难题。

本实用新型的电机兼作启动电机和发电机，启动后的电动机变成了发电机一机两用，解决了以前电机启动后就不再工作浪费资源的不足；无刷永磁直流电机的应用可降低启动电流，减小了涡喷发动机系统的启动电源的容量，减少了蓄电池重量，从而增加了推重比，提高了能效，且发电后的电力充沛，可使涡喷导弹的雷达探测更远、能够提前预警、无人飞机续航能力更远。

本实用新型应用在涡轮喷气发动机上时，为发动机增加了启动和发电功能，使发动机启动时压气机可将空气更加顺利压缩进入发动机，启动不再困难，特别是发动机低温时，提高了能效，还可减少二氧化碳等的排放。

本实用新型也改型后特别适合应用于汽车发动机废气的能量回收自充电，利用发动机废气的推动，电机发电可给蓄电池充电，这样就可增加汽车的行驶里程，提高了能效，对于节能减排就有了重要的推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型启动电机的结构示意图；

图2为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

实施例1，如图1和图2所示，一种涡轮高速发电喷气装置包括外壳11，外壳11的内部安装有涡轮转子和喷气机构，涡轮转子包括压气机2、启动电机3、转子轴4和轴流涡轮5；喷气机构包括点火构件7、燃烧室8、压气机罩壳9、叶片扩压器10和尾喷管12。

所述转子轴4的顶端安装有顶端锁紧螺母1，尾端安装有尾端锁紧螺母6，保证转子轴4运作时的稳定性，压气机2安装在转子轴4的前端，压气机2的叶轮固定在转子轴4上，压气机2负责吸入空气并且进行压缩，产生压力。

所述压气机2的外部安装有压气机罩壳9，压气机2的一侧安装有启动电机3，启动电机3包括双面盘式定子14和两个永磁转子15，为整个系统提供动力，双面盘式定子14和两个永磁转子15固定在转子轴4，启动电机3的后端连接有轴承13，固定转子轴4使其实现转动。

所述压气机罩壳9和启动电机3的外部连接有叶片扩压器10，转子轴4的中间两侧位置安装有燃烧室8，燃烧室8其中的燃料或推进剂燃烧生成高温燃气驱动燃气涡轮，燃气涡轮带动压气机2使之连续工作。

所述点火构件7安装在外壳11的外部，并与燃烧室8相连。

所述转子轴4的后端一侧安装有轴流涡轮5。

所述涡轮喷气高速发电装置的尾端安装有尾喷管12，尾喷管12排除废气并利用喷射空气时产生的反作用力推动飞机前行，前端锁紧螺母1、压气机2、启动电机3、轴流涡轮5、后端锁紧螺母6随转子轴4转动。

所述启动电机的双面盘式定子14的线圈固定在扩压器上和两个永磁转子15安装在压气机2的叶轮内侧，双面盘式定子14的线圈固定在扩压器上，两个永磁转子15与压气机2的叶轮以转子轴4同轴安装。

所述压气机2的叶轮内侧设有与永磁转子15形状相适应的凹槽，永磁转子15置于该凹槽，从而使永磁转子15嵌入压气机2的叶轮内固定。

所述永磁转子15可为盘式结构的两个转子。

本实用新型的工作原理是：空气在压气机中高速旋转被压缩后，进入燃烧室，与喷入的燃油混合燃烧，生成高温高压燃气，驱动燃气涡轮，涡轮带动压气机不断吸入空气并进行压缩，使之连续工作，自燃气发生器流出的高温高压燃气，通过尾喷管膨胀加速，排入大气而产生反作用力，从而使飞行器运动。

在所述微型涡轮喷气发动机的扩压器或涡轮增压器的压气机后盖板上设置与所述永磁转子形状相适应、永磁转子置于其中，将所述永磁转子转轴固定。由于本技术改变现有微型涡喷启动机电机的安装位置，整体缩短了发动机长度，且电机不再阻挡空气的进入、使涡喷发动机燃烧效率増加、提高了推重比、减少了空间占用。电机安装位置隐蔽，不易损坏，在此位置，电机还能得到强制风冷，从而发电效率增加、寿命延长；再加上电机安装在原机的转轴上，利用了原机的轴承，省去了电机轴承，结构简单可靠，因而也解决了高速电机轴承易损坏的难题。本发明技术的电机兼作启动电机和发电机，启动后的电动机通过控制器转换变成了发电机，解决了以前电机启动后就不再工作，浪费资源的不足；本发明发电转子盘为两个，发电效率高。无刷永磁直流电机的应用可降低启动电流，减小了涡喷发动机系统的启动电源的容量，減少了蓄电池重量，从而增加了推重比，提高了能效，且发电后的电力充沛，可使特种飞行器的雷达探测更远、能够提前预警、无人飞机续航能力更远。

本技术应用在涡轮增压器上时，为发动机增加了电动和发电功能，使发动机起动前涡轮增压器就有动力，启动时涡轮增压器可将空气压缩进入发动机，启动不再困难，特别是柴油发动机低温时，提高了能效，还可提高排放的标准。本技术也特别适合应用于混合动力汽车发动机废气的能量回收自充电，利用涡轮增压器发动机废气的推动，电机发电可给蓄电池充电，这样就可增加汽车的行驶里程，提高了能效，对于节能减排就有了重要的推广价值。

如图1和图2所示，传统微型涡喷发动机前面启动电机通过设计新型的双面盘式定子与新型永磁转子，改为内置使发动机长度由原来的376毫米长度减少到284毫米，重量由原来的2900克到现在的2400克，新设计双面盘式定子与两个永磁转子内置，即作为起动电机，启动完成后又转换为高速发电机一机两用。

具体工作原理，通过全权数字控制系统ECU，使内置启动电机启动，同时点火器通电加热，当温度传感器感知温度在88度以上时，燃油泵启动输入航空煤油，点火成功后，油泵不断供油，压气机与同轴的轴流涡轮连续运转，燃油在燃烧室内不断燃烧，使压气机，轴流涡轮连续运转形成推力。同时内置启动电机通过控制器转换为发电模式，不断输出高频电流，同时高温高压废气通过尾喷管喷出，形成推力。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好的说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.一种涡轮高速发电喷气装置，其特征在于：包括外壳（11），外壳（11）的内部安装有涡轮转子和喷气机构；

所述涡轮转子包括压气机（2）、转子轴（4）和轴流涡轮（5），所述转子轴（4）的顶端安装有顶端锁紧螺母（1），尾端安装有尾端锁紧螺母（6），保证转子轴（4）运作时的稳定性，压气机（2）安装在转子轴（4）的前端，压气机（2）的叶轮固定在转子轴（4）上，转子轴（4）的后端一侧安装有轴流涡轮（5）；

所述压气机（2）的外部安装有压气机罩壳（9），压气机（2）的一侧安装有启动电机（3），启动电机（3）包括双面盘式定子（14）和两个永磁转子（15）。

2.如权利要求1所述的一种涡轮高速发电喷气装置，其特征在于：所述双面盘式定子（14）和两个永磁转子（15）固定在转子轴（4），启动电机（3）的后端连接有轴承（13），固定转子轴（4）使其实现转动。

3.如权利要求1所述的一种涡轮高速发电喷气装置，其特征在于：所述压气机罩壳（9）和启动电机（3）的外部连接有叶片扩压器（10），转子轴（4）的中间两侧位置安装有燃烧室（8）。

4.如权利要求3所述的一种涡轮高速发电喷气装置，其特征在于：所述喷气机构包括点火构件（7），点火构件（7）安装在外壳（11）的外部，并与燃烧室（8）相连。

5.如权利要求1所述的一种涡轮高速发电喷气装置，其特征在于：所述启动电机的双面盘式定子（14）的线圈和两个永磁转子（15）安装在压气机（2）的叶轮内侧。

6.如权利要求1所述的一种涡轮高速发电喷气装置，其特征在于：所述双面盘式定子（14）的线圈固定在压气机（2）的后盖板上，双面盘式定子（14）的线圈、两个永磁转子（15）与压气机（2）的叶轮以转子轴（4）同轴安装。

7.如权利要求1所述的一种涡轮高速发电喷气装置，其特征在于：所述压气机（2）的叶轮内侧设有与永磁转子（15）形状相适应的凹槽，永磁转子（15）置于该凹槽，从而使永磁转子（15）嵌入压气机（2）的叶轮内固定。

8.如权利要求1所述的一种涡轮高速发电喷气装置，其特征在于：所述永磁转子（15）可为盘式结构的两个转子。

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