RU2657051C1 - Газотурбинный двигатель - Google Patents
Газотурбинный двигатель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657051C1 RU2657051C1 RU2016148075A RU2016148075A RU2657051C1 RU 2657051 C1 RU2657051 C1 RU 2657051C1 RU 2016148075 A RU2016148075 A RU 2016148075A RU 2016148075 A RU2016148075 A RU 2016148075A RU 2657051 C1 RU2657051 C1 RU 2657051C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- impeller
- compressor
- electric machine
- gas turbine
- rotor
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Газотурбинный двигатель содержит хотя бы один ротор турбокомпрессора, центробежный компрессор которого содержит хотя бы одно рабочее колесо и хотя бы одну электрическую машину, содержащую систему постоянных магнитов. Ротор электрической машины выполнен за единое целое с рабочим колесом центробежного компрессора. Постоянные магниты размещены в покрывающее кольцо и удерживаются силовым кольцом, образуя при этом часть рабочего колеса компрессора. Рабочее колесо центробежного компрессора, покрывающее и силовое кольца выполнены из полимерного композиционного материала. Изобретение направлено на упрощение конструкции, снижение габаритов и массы малоразмерного авиационного газотурбинного двигателя. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к системам автономного электроснабжения и запуска газотурбинных двигателей (ГТД), имеющих центробежный или осецентробежный тип компрессора.
Известен авиационный газотурбинный двигатель PW206 (HIS Jane's Aero-Engines, 2013, стр. 84), в конструкции которого запуск двигателя и выработка электроэнергии для систем двигателя и нужд летательного аппарата осуществляется электрической машиной, совмещающей функции стартера и электрогенератора - стартер-генератором (СТГ), который размещен на коробке приводов, вынесенной от оси двигателя. Подвод мощности для запуска двигателя и отвод мощности для нужд агрегатов осуществляется через ротор компрессора посредством механической трансмиссии.
Двигатель PW206 имеет ряд недостатков. Наличие трансмиссии увеличивает число деталей и массу двигателя, а также ведет к потерям мощности в связи с трением между деталями трансмиссии. Вынос стартера-генератора от оси двигателя увеличивает габариты двигателя.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению, принятым за прототип, является газотурбинный двигатель (RU №2325539), содержащий турбокомпрессор с компрессором, камерой сгорания, выход из которой соединен газовым трактом с турбиной, и не менее двух электрических машин, встроенных в турбокомпрессор. В компрессор встроен электродвигатель, а в турбину - электрогенератор. Турбина выполнена свободной. Электрогенератор соединен с электродвигателем посредством силового кабеля. Обмотки электродвигателя выполнены на статоре компрессора. Система постоянных магнитов электродвигателя закреплена на рабочих лопатках компрессора. Система постоянных магнитов электрогенератора закреплена на рабочих лопатках турбины, Обмотки электродвигателя и электрогенератора заключены в кожуха, к которым подведена система воздушного охлаждения.
Недостатками прототипа являются конструктивная сложность, трудоемкость изготовления, а также невысокая мощность и надежность электрической машины.
Внедрение магнитов в рабочие лопатки, количество которых в ГТД, может доходить до нескольких сотен - процесс трудоемкий. Ограничение размеров рабочих лопаток компрессора и турбины, большие центробежные силы, действующие на конструктивные элементы рабочих лопаток, не позволяют использовать постоянные магниты размеров, необходимых для создания магнитного поля, обеспечивающего достаточную мощность электрической машины. Размещение постоянных магнитов в горячей части двигателя (температура лопаток турбины может достигать величины более 1000°С), приводящее к их скорому размагничиванию, снижает надежность электрической машины.
Задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков прототипа.
Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, снижении габаритов и массы малоразмерного авиационного газотурбинного двигателя, достигается тем, что согласно предлагаемому изобретению в газотурбинном двигателе, содержащем хотя бы один ротор турбокомпрессора, центробежный компрессор которого содержит хотя бы одно рабочее колесо и хотя бы одну электрическую машину, содержащую систему постоянных магнитов, ротор электрической машины интегрирован в ротор турбокомпрессора, т.е. выполнен за единое целое с рабочим колесом, постоянные магниты размещены в покрывающем кольце рабочего колеса центробежного компрессора, а статор электрической машины с обмоткой размещен на корпусе компрессора.
Сущность изобретение поясняется чертежами:
Фиг. 1 - фрагмент общего вида малоразмерного газотурбинного двигателя со встроенной в турбокомпрессор электрической машиной, где
1 - ротор турбокомпрессора,
2 - рабочее колесо,
3 - покрывающее кольцо,
4 - двухполюсные постоянные магниты,
5 - силовое кольцо,
6 - статор электрической машины,
7 - обмотка статора,
8 - корпус компрессора,
9 - входной корпус двигателя,
10 - надроторное кольцо центробежного компрессора.
Фиг. 2 - разрез А-А Фиг. 1.
На Фиг. 1 показана часть компрессора газотурбинного двигателя (в месте расположения встроенной электрической машины) с ротором турбокомпрессора 1, через центральное отверстие которого проходит ротор свободной турбины. На роторе турбокомпрессора 1 расположено рабочее колесо центробежного компрессора 2, которое для снижения напряжений от действия центробежных сил может быть выполнено из полимерного композиционного материала. В покрывающее кольцо 3 рабочего колеса центробежного компрессора 2 установлены постоянные магниты 4, образующие двухполюсную магнитную систему. Постоянные магниты 4 удерживаются в покрывающем кольце 3 рабочего колеса центробежного компрессора 2 силовым кольцом 5, которое также может быть выполнено из полимерного композиционного материала и является после сборки частью рабочего колеса центробежного компрессора (см. Фиг. 2).
На наружной поверхности корпуса компрессора 8 крепится статор электрической машины 6 с обмотками 7 и входной корпус двигателя 9. Статор электрической машины 6 выполнен съемным, обеспечивая при этом возможность простого демонтажа, но возможен вариант интегрирования статора электрической машины в статор компрессора. Надроторное кольцо центробежного компрессора 10 предназначено для уменьшения перетечек воздуха высокого давления, выполнено разъемным в продольном направлении для упрощения сборки газогенератора.
Изобретение осуществляется следующим образом. В режиме запуска двигателя (электрическая машина работает в режиме стартера) в обмотку статора 7 от аккумуляторов или любого другого источника питания через преобразователь переменной частоты (на чертеже не показан) подается электрический ток. В результате взаимодействия магнитных полей обмотки статора 7 и постоянных магнитов 4 последние, будучи жестко связаны с ротором турбокомпрессора 1, приводят двигатель во вращение. После выхода двигателя на режим малого газа (электрическая машина работает в режиме генератора) магнитное поле постоянных магнитов 4 индуцирует в обмотке статора 7 электрическое напряжение. Возникающий при этом ток подается в электрическую сеть стационарной установки или транспортного средства через преобразователь-регулятор (на чертеже не показаны).
В предлагаемом изобретении СТГ установлен соосно с ГТД, что не требует увеличения осевого размера двигателя. Для снижения напряжений от действия центробежных сил рабочее колесо центробежного турбокомпрессора может быть выполнено из полимерного композиционного материала.
Расположение постоянных магнитов в покрывающем кольце рабочего колеса центробежного компрессора позволяет обеспечить достаточную мощность и надежность СТГ.
Claims (1)
- Газотурбинный двигатель, содержащий хотя бы один ротор турбокомпрессора, центробежный компрессор которого содержит хотя бы одно рабочее колесо и хотя бы одну электрическую машину, содержащую систему постоянных магнитов, отличающийся тем, что ротор электрической машины выполнен за единое целое с рабочим колесом центробежного компрессора, постоянные магниты размещены в покрывающем кольце и удерживаются силовым кольцом, образуя при этом часть рабочего колеса компрессора, при этом рабочее колесо центробежного компрессора, покрывающее и силовое кольца выполнены из полимерного композиционного материала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016148075A RU2657051C1 (ru) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Газотурбинный двигатель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016148075A RU2657051C1 (ru) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Газотурбинный двигатель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2657051C1 true RU2657051C1 (ru) | 2018-06-09 |
Family
ID=62560498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016148075A RU2657051C1 (ru) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Газотурбинный двигатель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2657051C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2821119C1 (ru) * | 2023-06-26 | 2024-06-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательно учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" | Турбогенератор |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2743375A (en) * | 1953-09-18 | 1956-04-24 | Louis W Parker | Turbo-generator |
US4253031A (en) * | 1978-05-27 | 1981-02-24 | Robert Bosch Gmbh | Directly driven dynamo electric machine-gas turbine generator structure |
US5376827A (en) * | 1993-05-27 | 1994-12-27 | General Electric Company | Integrated turbine-generator |
GB2288642A (en) * | 1994-04-19 | 1995-10-25 | David Johnston Burns | Air driven generator |
RU2156864C1 (ru) * | 1999-09-15 | 2000-09-27 | Исачкин Анатолий Федорович | Турбина без выходного вала |
RU2217601C1 (ru) * | 2002-06-04 | 2003-11-27 | ООО "Мидера-К" | Турбогенератор |
-
2016
- 2016-12-07 RU RU2016148075A patent/RU2657051C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2743375A (en) * | 1953-09-18 | 1956-04-24 | Louis W Parker | Turbo-generator |
US4253031A (en) * | 1978-05-27 | 1981-02-24 | Robert Bosch Gmbh | Directly driven dynamo electric machine-gas turbine generator structure |
US5376827A (en) * | 1993-05-27 | 1994-12-27 | General Electric Company | Integrated turbine-generator |
GB2288642A (en) * | 1994-04-19 | 1995-10-25 | David Johnston Burns | Air driven generator |
RU2156864C1 (ru) * | 1999-09-15 | 2000-09-27 | Исачкин Анатолий Федорович | Турбина без выходного вала |
RU2217601C1 (ru) * | 2002-06-04 | 2003-11-27 | ООО "Мидера-К" | Турбогенератор |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2821119C1 (ru) * | 2023-06-26 | 2024-06-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательно учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" | Турбогенератор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2490497C2 (ru) | Турбореактивный двигатель с электрическим генератором, расположенным в вентиляторе | |
US8857192B2 (en) | Accessory gearbox with a starter/generator | |
US6914344B2 (en) | Integrated starter/generator for a turbomachine | |
EP2280150B1 (en) | Gas turbine engine with integrated starter-generator | |
US8198744B2 (en) | Integrated boost cavity ring generator for turbofan and turboshaft engines | |
CA2708458C (en) | Gas turbine with magnetic shaft forming part of a generator/motor assembly | |
WO2016098604A1 (ja) | ターボチャージャ | |
US20070169462A1 (en) | Gas turbine, especially an aircraft engine | |
US7745950B2 (en) | Generator-starter system for a multi-shaft engine | |
WO2014150377A1 (en) | Electrically coupled counter-rotation for gas turbine compressors | |
CN109209642B (zh) | 电机设备 | |
CN104242552A (zh) | 一种用于发电机的风扇 | |
RU2657051C1 (ru) | Газотурбинный двигатель | |
CN115833470A (zh) | 用于冷却转子组件的方法和设备 | |
US11661858B2 (en) | Turbine generator | |
US20200177043A1 (en) | Fuel-cooled brushless machine system for gas turbine engine | |
RU2358120C1 (ru) | Турбовинтовой газотурбинный двигатель | |
RU2359132C1 (ru) | Турбовинтовой газотурбинный двигатель | |
CN201690314U (zh) | 具有组合式冷却风道的数码变频发电机 | |
RU2325539C2 (ru) | Газотурбинный двигатель | |
CN204131319U (zh) | 一种用于发电机的风扇 | |
RU2821119C1 (ru) | Турбогенератор | |
US20240178731A1 (en) | Electric jet engine | |
RU2614421C1 (ru) | Биротативный компрессор | |
RU2006126942A (ru) | Турбовинтовой газотурбинный двигатель |