CN217469679U - 一种涡喷发动机启动和发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种涡喷发动机启动和发电系统，包括启发电机(1)和涡喷发动机，启发电机(1)包括电机轴(11)，涡喷发动机包括发动机轴(21)，电机轴(11)和发动机轴(21)同轴设置，还包括电磁耦合联轴器，电磁耦合联轴器通电产生磁力耦合时，电机轴(11)和发动机轴(21)通过电磁耦合联轴器连接，电磁耦合联轴器还能够断电解除磁力耦合。本实用新型中电机轴和发动机轴采用电磁耦合，降低加工精度和安装精度，降低成本；同时，当电池电量充满、涡喷发动机达到高转速或监测系统监测到启发电机出现故障时，均可以控制电磁耦合联轴器断电，解除磁力耦合，降低启发电机磨损，提高启发电机的使用寿命，保证涡喷发动机正常工作。

Description

一种涡喷发动机启动和发电系统

技术领域

本实用新型涉及涡喷发动机技术领域，具体涉及一种涡喷发动机启动和发电系统。

背景技术

现有涡喷发动机启动和发电系统中，电机轴与发动机轴通常采用刚性硬连接，这种连接方式具有以下三个问题：

第一、震动大容易损坏，且对加工精度、安装精度要求高，成本高；

第二、在高速运转过程中，如果电机出现故障抱死，会影响发动机的正常运行；

第三、当电池电量充满后，发动机轴依然带动电机轴旋转，增加燃油消耗，并降低电机使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种涡喷发动机启动和发电系统，减小震动，降低加工精度和安装精度，降低成本，且保证发动机的正常运行，提高电机使用寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种涡喷发动机启动和发电系统，包括启发电机和涡喷发动机，所述启发电机包括电机轴，所述涡喷发动机包括发动机轴，所述电机轴和所述发动机轴同轴设置，还包括电磁耦合联轴器，所述电磁耦合联轴器通电产生磁力耦合时，所述电机轴和所述发动机轴通过所述电磁耦合联轴器连接，所述电磁耦合联轴器还能够断电解除磁力耦合。

本实用新型涡喷发动机启动和发电系统启动和发电过程如下：

在发动机起动过程中，电磁耦合联轴器通电产生磁力耦合，电机轴带动发动机轴同步旋转，直到涡喷发动机进入怠速，此时，启发电机不再需要输出扭矩，而带动关系变为发动机轴带动电机轴同步旋转，从而实现低转速时启发电机的电力输出。

由此可见，本实用新型中电机轴和发动机轴采用电磁耦合，而不再通过刚性硬连接，减小震动，降低加工精度和安装精度，降低成本；同时，当涡喷发动机达到高转速时，可以控制电磁耦合联轴器断电解除磁力耦合，降低涡喷发动机在大推力时的能量损耗，降低启发电机的磨损；当电池电量充满后，也可以控制电磁耦合联轴器断电解除磁力耦合，发动机轴不再带动电机轴旋转，降低燃油消耗，提高启发电机的使用寿命；若监测系统监测到启发电机出现故障，同样可控制电磁耦合联轴器断电解除磁力耦合，保证涡喷发动机正常工作。

可选地，所述电磁耦合联轴器包括与所述启发电机的机体相对固定的电磁线圈，固定于所述电机轴连接端的导磁部，以及固定于所述发动机轴连接端的第一永磁体，

所述电磁线圈能够通电产生磁场，所述导磁部位于该磁场内被磁化，并与所述第一永磁体产生磁力耦合；所述电磁线圈还能够断电，所述导磁部与所述第一永磁体解除磁力耦合。

可选地，所述导磁部为套装所述电机轴的环形结构，其内部形成环形的容纳槽，所述电磁线圈位于所述容纳槽内部，并与所述导磁部的各侧壁之间具有预设间隙；

和/或，所述导磁部与所述第一永磁体在轴向上的距离范围为0.1mm-0.3mm。

可选地，所述电磁线圈与所述导磁部的对应周壁在径向上的间隙为0.3mm-0.5mm，所述电磁线圈与所述导磁部的端壁在轴向上的间隙为0.5-1mm。

可选地，所述导磁部面向所述第一永磁体的端壁设置有隔磁槽，所述隔磁槽沿周向均匀分布，周向上相邻两个所述隔磁槽之间形成筋，所述筋的宽度为5mm-8mm。

可选地，所述导磁部以可拆卸的方式固定于所述电机轴，还包括活动套装所述电机轴的调整垫圈，所述调整垫圈一端与所述启发电机的机体相抵，另一端与所述导磁部相抵。

可选地，还包括前轴螺母，所述前轴螺母固定套装所述发动机轴的连接端，所述第一永磁体自面向所述导磁部的一端安装于所述前轴螺母内部，所述第一永磁体的数量为六个以上，六个以上所述第一永磁体沿所述前轴螺母的周向均匀分布，相邻两个所述第一永磁体的磁极相反。

可选地，还包括两个第二永磁体，所述第二永磁体自背向所述第一永磁体的一端安装于所述前轴螺母内部，所述第二永磁体能够产生磁感应信号，所述涡喷发动机的进气道外侧设置有磁感应信号接受器，所述第二永磁体转动至与所述磁感应信号接受器径向相对时，所述磁感应信号接收器能够接收所述磁感应信号。

可选地，所述第二永磁体的数量为两个，两个所述第二永磁体关于所述前轴螺母的轴向中心线对称，所述第二永磁体沿所述前轴螺母的径向延伸，且安装方向相同；或所述第二永磁体沿所述前轴螺母的轴向延伸，且安装方向相反。

可选地，还包括电机底座，所述电机底座具有均布支板，所述均布支板与所述涡喷发动机的进气道对应连接，所述均布支板内部还设置有穿线孔，所述启发电机的线缆对应穿过所述穿线孔，与所述涡喷发动机的控制系统连接，所述启发电机和所述电磁线圈均固定于所述电机底座。

可选地，还包括电机整流罩，所述电机整流罩可拆卸地固定于所述电机底座，用于封装所述启发电机，所述电机整流罩周壁设置有散热孔。

附图说明

图1为本实用新型所提供涡喷发动机启动和发电系统一种具体实施例的结构示意图；

图2为图1涡喷发动机启动和发电系统中启发电机一端的结构示意图；

图3为图2中电磁线圈和导磁部的结构示意图；

图4为图2中导磁部端壁的结构示意图；

图5为图4的局部放大图；

图6为图2中前轴螺母和第二永磁体的结构示意图；

图7为图2中前轴螺母的轴向剖面图；

图8为图2中前轴螺母面向导磁部一端的结构示意图；

图9为图2中电机整流罩的结构示意图；

其中，图1-图9中的附图标记说明如下：

1-启发电机；11-电机轴；21-发动机轴；22-进气道；31-电磁线圈；32-导磁部；32a-隔磁槽；33-第一永磁体；4-调整垫圈；5-键；6-挡圈；7-前轴螺母；8-第二永磁体；9-电机底座；91-均布支板；10-电机整流罩；10a-散热孔。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本文中所述“第一”、“第二”等词，仅是为了便于描述结构和/或功能相同或者相类似的两个以上的结构或者部件，并不表示对于顺序和/或重要性的某种特殊限定。

请参考图1-图2，本实用新型提供一种涡喷发动机启动和发电系统，包括启发电机1和涡喷发动机，启发电机1包括电机轴11，涡喷发动机包括发动机轴21，电机轴11和发动机轴21同轴设置，还包括电磁耦合联轴器，电磁耦合联轴器通电产生磁力耦合时，电机轴11和发动机轴21通过电磁耦合联轴器连接，二者能够同步转动；电磁耦合联轴器还能够断电解除磁力耦合，电机轴11和发动机轴21解除连接。

本实用新型涡喷发动机启动和发电系统启动和发电过程如下：

在发动机起动过程中，电磁耦合联轴器通电产生磁力耦合，电机轴11带动发动机轴21同步旋转，直到涡喷发动机进入怠速，此时，启发电机1不再需要输出扭矩，而带动关系变为发动机轴21带动电机轴11同步旋转，从而实现低转速时启发电机1的电力输出。

由此可见，本实用新型中电机轴11和发动机轴21采用电磁耦合，而不再通过刚性硬连接，降低加工精度和安装精度，减小震动，降低成本；同时，当涡喷发动机达到高转速时，可以控制电磁耦合联轴器断电解除磁力耦合，降低涡喷发动机在大推力时的能量损耗，降低启发电机1的磨损；当电池电量充满后，也可以控制电磁耦合联轴器断电解除磁力耦合，发动机轴21不再带动电机轴11旋转，降低燃油消耗，提高电机使用寿命；若监测系统监测到启发电机1出现故障，同样可控制电磁耦合联轴器断电解除磁力耦合，保证涡喷发动机正常运行。

进一步地，请参考图1-图3，本实用新型中，电磁耦合联轴器包括电磁线圈31、导磁部32和第一永磁体33，电磁线圈31与启发电机1的机体相对固定，导磁部32固定于电机轴11的连接端，第一永磁体33固定于发动机轴21的连接端，电磁线圈31能够通电产生磁场，导磁部32位于该磁场内被磁化，并与第一永磁体33产生磁力耦合，以使电机轴11和发动机轴21同步转动；电磁线圈31还能够断电，导磁部32与第一永磁体33解除磁力耦合，电机轴11和发动机轴21可独立转动。

其中，导磁部32为套装电机轴11的环形结构，其横截面为面向启发电机1机体的C形，以形成容纳电磁线圈31的容纳槽，电磁线圈31位于导磁部32内部，由于导磁部32需要随电机轴11同步转动，而电磁线圈31与启发电机1的机体相对固定，为了避免对导磁部32的转动产生干涉，电磁线圈31与导磁部32的各侧壁之间具有预设间隙；具体地，电磁线圈31与导磁部32的对应周壁在径向上的间隙为0.3mm-0.5mm；电磁线圈31与导磁部32的端壁在轴向上的间隙为0.5-1mm。

本实施例中，导磁部32的材质为10号钢或其他导磁材料；电磁线圈31选择热轧板，可拉伸制造，成本较低；第一永磁体33选择钕铁硼磁铁，磁力最强。

此外，如图4所示，导磁部32面向第一永磁体33的端壁还设置有隔磁槽32a，隔磁槽32a沿周向均匀分布，周向上相邻两个隔磁槽32a之间形成筋32b，筋32b的宽度L为5mm-8mm。

可以理解，磁力的大小是由电磁线圈31产生的磁通量决定的，单位面积内聚集的磁通量越多，磁力越大，而隔磁槽32a能够隔绝磁通量，因此，磁场只能在筋32b的位置通过，以增加单位面积的磁通量实现磁场聚集，增大导磁部32与第一永磁体33之间的磁性吸引力。

本实施例中，隔磁槽32a的数量为12个，并围成两个同心圆的结构，可以理解，实际应用中，隔磁槽32a的数量、形状、位置并不做限制，如隔磁槽32a可以为四个或六个，还可以围成多边形等。

此外，导磁部32与第一永磁体33在轴向上的距离范围为0.1mm-0.3mm，一方面，保证二者具有足够的磁性吸合力；另一方面，避免因零件加工误差导致电机轴11和发动机轴21不同轴造成整机振动值大。

请继续参考图2，本实施例中，导磁部32以可拆卸的方式固定于电机轴11，还包括活动套装电机轴11的调整垫圈4，调整垫圈4一端与启发电机1的机体相抵，另一端与导磁部32相抵。

如此，通过更换不同的调整垫圈4就可以对导磁部32的安装位置进行调节，进而对电磁线圈31与导磁部32在轴向上的距离、导磁部32与第一永磁体33在轴向上的距离进行调节。

其中，导磁部32与电机轴11可以有多种固定方式，在本实施例中，导磁部32与电机轴11通过键5进行周向限位，挡圈6卡装于电机轴11的卡槽内，并与导磁部32的端壁相抵，以起到轴向限位作用。实际应用中，导磁部32与电机轴11还可以通过螺纹连接等，当然，本实施例的实施方式更便于加工，为更加优选的技术方案。

调整垫圈4的材质可以为铝或铜，起到防漏磁的作用。

进一步地，请参考图1、图7-图8，本实用新型还包括前轴螺母7，前轴螺母7固定套装发动机轴21的连接端，具体可以通过螺纹连接，第一永磁体33自面向导磁部的一端安装于前轴螺母7内部，并沿前轴螺母7的轴向延伸，且第一永磁体33的数量为六个以上，六个以上第一永磁体33沿前轴螺母7的周向均匀分布，相邻两个第一永磁体33的磁极相反，提高导磁部32与第一永磁体33之间磁性吸合力的大小。

此外，如图6所示，还包括两个第二永磁体8，第二永磁体8自背向第一永磁体33的一端安装于前轴螺母7内部，两个第二永磁体8关于前轴螺母7的轴向中心线对称，保证前轴螺母7的质心在发动机轴21的轴线上，避免对机器的动平衡产生影响，同时，第二永磁体8沿前轴螺母7的径向延伸，且安装方向相同，即两个第二永磁体8的N极在同一侧，S极在同一侧，外端N-S极之间产生磁感应信号；在涡喷发动机的进气道22外侧还设置有磁感应信号接受器，发动机轴21每转动180°至与磁感应信号接受器径向相对时，磁感应信号接受器便可以接收磁感应信号，以获得发动机轴21的转速信号。

可以理解，第二永磁体8还可以沿前轴螺母7的轴向延伸，且安装方向相反，即其中一个第二永磁体8的N极朝内，S极朝外；另一个第二永磁体8的N极朝外，S极朝内，朝外的N-S极之间产生磁感应信号，同样地，发动机轴21每转动180°至与磁感应信号接受器径向相对时，磁感应信号接受器便可以接收磁感应信号，获得发动机轴21的转速信号。

请继续参考图1，本实施例还包括电机底座9，用于固定启发电机1和电磁线圈31，具体地：电机底座9具有三个均布支板91，均布支板91与涡喷发动机的进气道22对应连接，均布支板91内部还设置有穿线孔，启发电机1的机体固定于电机底座9的一侧，电机轴11穿过电机底座9，启发电机1的电缆对应穿过该穿线孔与发动机控制系统连接，电磁线圈31固定于电机底座9的另一侧。

当然，均布支板91的数量不做限制，如可以为三个以上，只要能够保证电机底座9的安装稳定性即可。

进一步地，请参考图1与图9，本实用新型还包括电机整流罩10，电机整流罩10可拆卸地固定于电机底座9，用于封装启发电机1，电机整流罩10周壁还设置有散热孔10a，用于散热。

电机整流罩10与电机底座9的连接方式不做限制，如可以通过螺纹连接、螺钉连接等，只要能够保证连接稳定性，且便于拆装即可。此外，电机整流罩10与电机底座9的材质可以选择铝合金，重量较轻，满足轻量化要求。

以上对本实用新型所提供一种涡喷发动机启动和发电系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种涡喷发动机启动和发电系统，其特征在于，包括启发电机(1)和涡喷发动机，所述启发电机(1)包括电机轴(11)，所述涡喷发动机包括发动机轴(21)，所述电机轴(11)和所述发动机轴(21)同轴设置，还包括电磁耦合联轴器，所述电磁耦合联轴器通电产生磁力耦合时，所述电机轴(11)和所述发动机轴(21)通过所述电磁耦合联轴器连接，所述电磁耦合联轴器还能够断电解除磁力耦合。

2.根据权利要求1所述涡喷发动机启动和发电系统，其特征在于，所述电磁耦合联轴器包括与所述启发电机(1)的机体相对固定的电磁线圈(31)，固定于所述电机轴(11)连接端的导磁部(32)，以及固定于所述发动机轴(21)连接端的第一永磁体(33)，

所述电磁线圈(31)能够通电产生磁场，所述导磁部(32)位于该磁场内被磁化，并与所述第一永磁体(33)产生磁力耦合；所述电磁线圈(31)还能够断电，所述导磁部(32)与所述第一永磁体(33)解除磁力耦合。

3.根据权利要求2所述涡喷发动机启动和发电系统，其特征在于，所述导磁部(32)为套装所述电机轴(11)的环形结构，其内部形成环形的容纳槽，所述电磁线圈(31)位于所述容纳槽内部，并与所述导磁部(32)的各侧壁之间具有预设间隙；

和/或，所述导磁部(32)与所述第一永磁体(33)在轴向上的距离范围为0.1mm-0.3mm。

4.根据权利要求3所述涡喷发动机启动和发电系统，其特征在于，所述电磁线圈(31)与所述导磁部(32)的对应周壁在径向上的间隙为0.3mm-0.5mm，所述电磁线圈(31)与所述导磁部(32)的端壁在轴向上的间隙为0.5-1mm。

5.根据权利要求3所述涡喷发动机启动和发电系统，其特征在于，所述导磁部(32)面向所述第一永磁体(33)的端壁设置有隔磁槽(32a)，所述隔磁槽(32a)沿周向均匀分布，周向上相邻两个所述隔磁槽(32a)之间形成筋(32b)，所述筋(32b)的宽度为5mm-8mm。

6.根据权利要求2-5任一项所述涡喷发动机启动和发电系统，其特征在于，所述导磁部(32)以可拆卸的方式固定于所述电机轴(11)，还包括活动套装所述电机轴(11)的调整垫圈(4)，所述调整垫圈(4)一端与所述启发电机(1)的机体相抵，另一端与所述导磁部(32)相抵。

7.根据权利要求2-5任一项所述涡喷发动机启动和发电系统，其特征在于，还包括前轴螺母(7)，所述前轴螺母(7)固定套装所述发动机轴(21)的连接端，所述第一永磁体(33)自面向所述导磁部(32)的一端安装于所述前轴螺母(7)内部，并沿所述前轴螺母(7)的轴向延伸，所述第一永磁体(33)的数量为六个以上，并沿所述前轴螺母(7)的周向均匀分布，相邻两个所述第一永磁体(33)的磁极相反。

8.根据权利要求7所述涡喷发动机启动和发电系统，其特征在于，还包括两个第二永磁体(8)，所述第二永磁体(8)自背向所述第一永磁体(33)的一端安装于所述前轴螺母(7)内部，所述第二永磁体(8)能够产生磁感应信号，所述涡喷发动机的进气道(22)外侧设置有磁感应信号接受器，所述第二永磁体(8)转动至与所述磁感应信号接受器径向相对时，所述磁感应信号接收器能够接收所述磁感应信号。

9.根据权利要求8所述涡喷发动机启动和发电系统，其特征在于，所述第二永磁体(8)的数量为两个，两个所述第二永磁体(8)关于所述前轴螺母(7)的轴向中心线对称，所述第二永磁体(8)沿所述前轴螺母(7)的径向延伸，且安装方向相同；或，所述第二永磁体(8)沿所述前轴螺母(7)的轴向延伸，且安装方向相反。

10.根据权利要求2-5任一项所述涡喷发动机启动和发电系统，其特征在于，还包括电机底座(9)，所述电机底座(9)具有均布支板(91)，所述均布支板(91)与所述涡喷发动机的进气道(22)对应连接，所述均布支板(91)内部还设置有穿线孔，所述启发电机(1)的线缆对应穿过所述穿线孔，与所述涡喷发动机的控制系统连接，所述启发电机(1)和所述电磁线圈(31)均固定于所述电机底座(9)。

11.根据权利要求10所述涡喷发动机启动和发电系统，其特征在于，还包括电机整流罩(10)，所述电机整流罩(10)可拆卸地固定于所述电机底座(9)，用于封装所述启发电机(1)，所述电机整流罩(10)周壁设置有散热孔(10a)。

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