CN218439482U - 微型涡轮发电一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微型涡轮发电一体机，包括机匣、主轴、压气机叶轮、定子、转子、透平叶轮、压气机壳和燃料燃烧装置；主轴的两端均贯穿机匣，且主轴与机匣可转动连接；压气机叶轮与主轴的一端连接；定子与机匣连接；转子设置在压气机叶轮上；透平叶轮与主轴的另一端连接；压气机壳的一端设置有进气口，压气机壳设在压气机叶轮和机匣的外侧，压气机壳与压气机叶轮之间设有进气通道；进气通道与燃料燃烧装置连接，燃料燃烧装置用于燃烧燃料并且产生的燃气推动透平叶轮绕着主轴的轴线转动；压气机壳和/或燃料燃烧装置与机匣固定连接。本实用新型的传动机构更为简单，轴系的整体长度较短，使得其总体尺寸减小，重量降低，有利于提高功重比。

Description

微型涡轮发电一体机

技术领域

本实用新型涉及发电机技术领域，具体涉及一种微型涡轮发电一体机。

背景技术

电力驱动无人飞行器近年发展迅猛，已广泛应用在众多领域并发挥重要作用。但由于垂直起降过程中飞行器的螺旋桨需要很大的做功功率，消耗大部分飞行器上电池的电能，而现有技术制造的高功率电池的能量质量密度比较低，使得飞行器续航能力有限，留空时间短，更无法提供较大的有效载重量。部分特殊场合使用的电力驱无人飞行器为了增加航程和留空时间，增加简易的发电机组为飞行器提供部分能量，但是发动机与发电机独立设计生产，通过减速机、连轴器和机座安装连接起来，机组整体尺寸和重量都难以控制到满意状态，发电机组重量过大，使得飞行器总体性能提升有限，限制了很多领域中的应用与推广。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术的不足，提供了一种微型涡轮发电一体机，其具有较小的整体尺寸和重量，有利于提高功重比。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种微型涡轮发电一体机，包括机匣、主轴、压气机叶轮、定子、转子、透平叶轮、压气机壳和燃料燃烧装置。所述主轴的两端均贯穿所述机匣，且所述主轴与所述机匣可转动连接；所述压气机叶轮与所述主轴的一端连接；所述定子与所述机匣连接；所述转子设置在所述压气机叶轮上，所述转子随所述压气机叶轮转动并使所述定子产生电流；所述透平叶轮与所述主轴的另一端连接；所述压气机壳的一端设置有进气口，所述压气机壳设在所述压气机叶轮和所述机匣的外侧，所述压气机壳与所述压气机叶轮之间设有与所述进气口连通的进气通道；所述进气通道与所述燃料燃烧装置连接并用于向所述燃料燃烧装置提供助燃气体，所述燃料燃烧装置用于燃烧燃料并且产生的燃气推动所述透平叶轮绕着所述主轴的轴线转动；所述压气机壳和/或所述燃料燃烧装置与所述机匣固定连接。

在一些实施例中，所述燃料燃烧装置包括涡轮机壳、供油喷嘴和火花塞。所述涡轮机壳的一端与所述压气机壳连接，所述涡轮机壳远离所述压气机壳的一端设置有排气口，所述涡轮机壳的内部设置有增压室和燃烧室，所述进气通道的一端与所述增压室连通，所述涡轮机壳上还设有多个使所述增压室与所述燃烧室连通的气孔，所述涡轮机壳与所述透平叶轮之间设有与所述排气口连通的排气通道，所述排气通道的一端与所述燃烧室连通；所述供油喷嘴和所述火花塞均与所述涡轮机壳连接，所述供油喷嘴和所述火花塞的一端位于所述燃烧室内。

在一些实施例中，所述涡轮机壳包括相互连接的增压室壳和燃烧室壳，所述燃烧室壳被包围在所述增压室壳内，所述气孔设置在所述燃烧室壳上。

在一些实施例中，所述压气机叶轮可随所述主轴同步转动，所述主轴可带动所述透平叶轮同步转动。

在一些实施例中，所述转子为永磁体，所述定子为线圈结构。

在一些实施例中，所述机匣包括机座、法兰安装盘、盖板和轴套。所述定子嵌入所述机座内，所述机座的一端敞开；所述法兰安装盘与所述机座的敞开端可拆卸连接，所述法兰安装盘上设置有通孔；所述盖板与所述法兰安装盘连接以封堵所述通孔；所述轴套的一端与所述机座连接，所述轴套的另一端与所述盖板连接；所述主轴依次贯穿所述机座和所述盖板，所述轴套套设在所述主轴上，且所述轴套与所述主轴之间可转动连接。

在一些实施例中，所述机座通过紧固件与所述压气机壳连接，所述法兰安装盘通过紧固件与所述涡轮机壳连接。

在一些实施例中，所述轴套与所述主轴之间设置有轴承。

与现有技术相比，本实用新型中的压气机叶轮与透平叶轮共用同一轴系，打破了发动机、发电机、压气机需要独立设计生产的现状，集发动机、发电机、压气机的功能于一身，其不需要装配减速机，传动机构更为简单，轴系的整体长度较短，使得该发电机一体机总体尺寸减小，重量降低，有利于提高功重比。当其被应用在飞行器上时，可以有效地提高飞行器的续航里程和载重量，大幅提升飞行器的总体性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的剖视图。

图2是本实用新型的实施例中机匣的剖视图，图中上下对称，仅示出了上半部分。

图3是图1中A处的局部放大视图。

附图标记说明如下：

图中：1、机匣；101、机座；102、法兰安装盘；103、盖板；104、轴套；2、主轴；3、压气机叶轮；4、定子；5、转子；6、透平叶轮；7、压气机壳；8、燃料燃烧装置；801、涡轮机壳；8011、增压室壳；8012、燃烧室壳；802、火花塞；803、供油喷嘴；9、紧固件；10、轴承；11、进气口；12、进气通道；13、增压室；14、排气通道；15、排气口；16、燃烧室；17、气孔；18、螺栓。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

参见图1至图3所示，本实用新型提供了一种微型涡轮发电一体机，包括机匣1、主轴2、压气机叶轮3、定子4、转子5、透平叶轮6、压气机壳7和燃料燃烧装置8。其中，主轴2的两端均贯穿机匣1，且主轴2与机匣1可转动连接，主轴2可绕着自身的轴线转动；压气机叶轮3与主轴2的左端连接，主轴2在转动时可带动压气机叶轮3转动；定子4与机匣1固定连接，转子5设置在压气机叶轮3上，转子5随压气机叶轮3转动并使定子4产生电流；在具体实施时，转子5为永磁体，定子4为线圈结构；当压气机叶轮3在转动时，转子5相对定子4转动，定子4切割转子5的磁感线从而在定子4内产生电流；透平叶轮6与主轴2的右端连接，透平叶轮6在转动时带动主轴2转动；压气机壳7的一端设置有用于助燃气体进入的进气口11，压气机壳7设在压气机叶轮3和机匣1的外侧，压气机壳7与压气机叶轮3之间设有与进气口11连通的进气通道12，压气机叶轮3上的叶片位于进气通道12内，压气机叶轮3在转动时将进气口11处的空气吸入进气通道12；进气通道12与燃料燃烧装置8连接并用于向燃料燃烧装置8提供助燃气体(例如空气)，燃料燃烧装置8用于燃烧燃料并且产生的燃气推动透平叶轮6绕着主轴2的轴线转动；压气机壳7和/或燃料燃烧装置8与机匣1固定连接。

本实用新型的原理为：燃料燃烧装置8内燃烧反应产生的高压气体在排出的过程中推动透平叶轮6转动，再由透平叶轮6带动主轴2转动，与此同时在主轴2上固定的压气机叶轮3随着主轴2一同转动，在压气机叶轮3上叶片的作用下进气口11的空气被吸入进气通道12，进气通道12内的空气随后进入燃料燃烧装置8从而为燃料燃烧装置8提供助燃气体。

本实用新型提供的微型涡轮发电一体机中，压气机叶轮3与透平叶轮6共用同一轴系，打破了发动机、发电机、压气机需要独立设计生产的现状，集发动机、发电机、压气机的功能于一身，其不需要装配减速机，传动机构更为简单，轴系的整体长度较短，使得该发电机一体机总体尺寸减小，重量降低，有利于提高功重比。当其被应用在飞行器上时，可以有效地提高飞行器的续航里程和载重量，大幅提升飞行器的总体性能。

在一些实施例中，燃料燃烧装置8包括涡轮机壳801、供油喷嘴803和火花塞802。其中，涡轮机壳801的左端与压气机壳7连接，涡轮机壳801远离压气机壳7的一端设置有排气口15，涡轮机壳801的内部设置有增压室13和燃烧室16，进气通道12的一端与增压室13连通，涡轮机壳801上还设有多个使增压室13与燃烧室16连通的气孔，涡轮机壳801与透平叶轮6之间设有与排气口15连通的排气通道14，透平叶轮6上的叶片位于排气通道14内，排气通道14的一端与燃烧室16连通；供油喷嘴803和火花塞802均与涡轮机壳801连接，供油喷嘴803和火花塞802的一端位于燃烧室16内，供油喷嘴803的另一端与供油管路连接，供油喷嘴803用于向燃烧室16内喷射雾化的燃料。以上燃料燃烧装置8的结构设计较为简单，有利于进一步缩小发电一体机的尺寸，进而提高功重比。

在一些实施例中，如图1所示，涡轮机壳801包括相互连接的增压室壳8011和燃烧室壳8012，燃烧室壳8012被包围在增压室壳8011内，因此燃烧室16将处于增压室13的内部，气孔均匀设置在燃烧室壳8012上。进气通道12内的助燃气体在压气机叶轮3的作用下进入增压室13，助燃气体进入增压室13之后流速减小，助燃气体在增压室13内的压强变大，助燃气体透过气孔进入燃烧室16并与燃料充分混合。通过使燃烧室16处于增压室13的内部并在燃烧室壳8012上均匀设置在燃烧室壳8012上，可以实现助燃气体从不同的方向进入燃烧室16，有利于使助燃气体与燃料充分均匀混合，进而实现燃料的充分燃烧。

在一些实施例中，压气机叶轮3和透平叶轮6均与主轴2固定连接，压气机叶轮3可随主轴2同步转动，主轴2可带动透平叶轮6同步转动，压气机叶轮3与透平叶轮6具有相同的转速。

在一些实施例中，机匣1包括机座101、法兰安装盘102、盖板103和轴套104。定子4嵌入机座101的左端面内，机座101的右端为敞开结构；法兰安装盘102与机座101的敞开端通过螺栓连接，法兰安装盘102上设置有通孔，盖板103与法兰安装盘102连接以封堵法兰安装盘102上的通孔，机座101、法兰安装盘102和盖板103共同构成一个封闭的空腔；轴套104的一端通过螺栓18与机座101固定连接，轴套104的另一端通过螺栓18与盖板103固定连接；主轴2依次贯穿机座101和盖板103，轴套104套设在主轴2上，且轴套104与主轴2之间可转动连接。在一些实施例中，为了实现轴套104与主轴2之间可转动连接，可以在所述轴套104与主轴2之间设置两个轴承10。

在一些实施例中，机座101通过紧固件9与压气机壳7连接，法兰安装盘102通过紧固件9与涡轮机壳801连接。此种连接方式具有简单快捷的优点，有利于提高装配效率。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种微型涡轮发电一体机，其特征在于，包括：

机匣；

主轴，所述主轴的两端均贯穿所述机匣，且所述主轴与所述机匣可转动连接；

压气机叶轮，所述压气机叶轮与所述主轴的一端连接；

定子，所述定子与所述机匣连接；

转子，所述转子设置在所述压气机叶轮上，所述转子随所述压气机叶轮转动并使所述定子产生电流；

透平叶轮，所述透平叶轮与所述主轴的另一端连接；

压气机壳，所述压气机壳的一端设置有进气口，所述压气机壳设在所述压气机叶轮和所述机匣的外侧，所述压气机壳与所述压气机叶轮之间设有与所述进气口连通的进气通道；

燃料燃烧装置，所述进气通道与所述燃料燃烧装置连接并用于向所述燃料燃烧装置提供助燃气体，所述燃料燃烧装置用于燃烧燃料并且产生的燃气推动所述透平叶轮绕着所述主轴的轴线转动；

所述压气机壳和/或所述燃料燃烧装置与所述机匣固定连接。

2.根据权利要求1所述的微型涡轮发电一体机，其特征在于：所述燃料燃烧装置包括：

涡轮机壳，所述涡轮机壳的一端与所述压气机壳连接，所述涡轮机壳远离所述压气机壳的一端设置有排气口，所述涡轮机壳的内部设置有增压室和燃烧室，所述进气通道的一端与所述增压室连通，所述涡轮机壳上还设有多个使所述增压室与所述燃烧室连通的气孔，所述涡轮机壳与所述透平叶轮之间设有与所述排气口连通的排气通道，所述排气通道的一端与所述燃烧室连通；

供油喷嘴和火花塞，所述供油喷嘴和所述火花塞均与所述涡轮机壳连接，所述供油喷嘴和所述火花塞的一端位于所述燃烧室内。

3.根据权利要求2所述的微型涡轮发电一体机，其特征在于：所述涡轮机壳包括相互连接的增压室壳和燃烧室壳，所述燃烧室壳被包围在所述增压室壳内，所述气孔设置在所述燃烧室壳上。

4.根据权利要求1所述的微型涡轮发电一体机，其特征在于：所述压气机叶轮可随所述主轴同步转动，所述主轴可带动所述透平叶轮同步转动。

5.根据权利要求1所述的微型涡轮发电一体机，其特征在于：所述转子为永磁体，所述定子为线圈结构。

6.根据权利要求2或3所述的微型涡轮发电一体机，其特征在于：所述机匣包括：

机座，所述定子嵌入所述机座内，所述机座的一端敞开；

法兰安装盘，所述法兰安装盘与所述机座的敞开端可拆卸连接，所述法兰安装盘上设置有通孔；

盖板，所述盖板与所述法兰安装盘连接以封堵所述通孔；

轴套，所述轴套的一端与所述机座连接，所述轴套的另一端与所述盖板连接；

所述主轴依次贯穿所述机座和所述盖板，所述轴套套设在所述主轴上，且所述轴套与所述主轴之间可转动连接。

7.根据权利要求6所述的微型涡轮发电一体机，其特征在于：所述机座通过紧固件与所述压气机壳连接，所述法兰安装盘通过紧固件与所述涡轮机壳连接。

8.根据权利要求6所述的微型涡轮发电一体机，其特征在于：所述轴套与所述主轴之间设置有轴承。

9.根据权利要求1、4、5任一项所述的微型涡轮发电一体机，其特征在于：所述机匣包括：

机座，所述定子嵌入所述机座内，所述机座的一端敞开；

法兰安装盘，所述法兰安装盘与所述机座的敞开端可拆卸连接，所述法兰安装盘上设置有通孔；

盖板，所述盖板与所述法兰安装盘连接以封堵所述通孔；

轴套，所述轴套的一端与所述机座连接，所述轴套的另一端与所述盖板连接；

所述主轴依次贯穿所述机座和所述盖板，所述轴套套设在所述主轴上，且所述轴套与所述主轴之间可转动连接。

10.根据权利要求9所述的微型涡轮发电一体机，其特征在于：所述轴套与所述主轴之间设置有轴承。

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