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CN111963319A - 微型涡喷发动机强磁耦合大功率发电系统 - Google Patents

微型涡喷发动机强磁耦合大功率发电系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于微型涡喷发动机技术领域，具体涉及一种微型涡喷发动机强磁耦合大功率发电系统，包括涡喷发动机的进气道上通过垫片和电机支架固定螺丝固定有电机支架，起发电机通过起发电机固定螺丝固定在电机支架上，起发电机的外壳体上设有起发电机散热器，电机线从起发电机中引出并进入进气道最终连接到涡喷发动机内置电路板上；所述起发电机转动轴和涡轮发动机的驱动轴通过强磁耦合联轴器连接同步旋转，本发明将微型涡喷发动机的起动机和发电机用强磁作用力结合在一起，实现起动发电一体化，起发电机能跟随发动机转子旋转实现大功率发电；且起发电机与转子振动互不影响，有效降低了发动机整体的振动，延长了起发电机与发动机的使用寿命。

Description

微型涡喷发动机强磁耦合大功率发电系统
技术领域
本发明属于微型涡喷发动机技术领域，具体涉及一种微型涡喷发动机强磁耦合大功率发电系统。
背景技术
近年来，无人飞行器、小型飞行器发展迅猛，也推动了微型涡喷发动机的发展进程。微型涡喷发动机目前多用于小型无人机、靶机或导弹等飞行器。现有的微型涡喷发动机起动电机不能发电；现有的微型涡喷发动机属于刚性硬连接，电机与发动机转子相互较劲，震动大容易损坏；现有的微型涡喷发动机转子与发电机硬连接对加工精度、安装精度要求高，且成本高；
微型涡喷发动机总体结构对其各部件的体积和重量具有严格的限制，常用的风冷和水冷方式不适合应用在微型涡喷发动机电机上，因此现有微型涡喷发动机发电机散热差寿命不理想，发电机容易过热损坏。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的缺陷而提供一种微型涡喷发动机强磁耦合大功率发电系统，从而解决现有技术中存在的燃油预热系统体积很大、功耗高、结构复杂、成本高、冷却效果不理想导致电机寿命短问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种微型涡喷发动机强磁耦合大功率发电系统，包括起发电机，在起发电机的电机定子线圈中向外引出至少一根电机线和压气机，起发电机设置在所述微型涡喷发动机的前端，起发电机转动轴和涡轮发动机的驱动轴同轴设置，在所述的涡喷发动机的进气道上通过垫片和电机支架固定螺丝固定有电机支架，起发电机通过起发电机固定螺丝固定在电机支架上，起发电机的外壳体上设有起发电机散热器，电机线从起发电机中引出并进入进气道最终连接到涡喷发动机内置电路板上；所述起发电机转动轴和涡轮发动机的驱动轴通过强磁耦合联轴器连接同步旋转；
所述的强磁耦合联轴器包括发电机的转动轴的连接端部通过联轴器锁止螺丝安装有电机联轴器，所述涡轮发动机的驱动轴的连接端部安装有转子螺母，转子螺母上连接设有转子联轴器法兰；所述电机联轴器与转子联轴器法兰的连接端面上安装有磁极交替的至少两个第一钕硼磁铁，转子联轴器法兰与电机联轴器的连接面上安装有与第一钕硼磁铁相对应磁极交替的第二钕硼磁铁。
在所述转子螺母与压气机之间的转子螺母上设有转速感应磁环，转速感应磁环为转速传感器提供采样频率，转速传感器设置在进气道外壁上。
进一步的，所述电机联轴器的连接端面与所述转子联轴器法兰的连接端面相对应设置，且电机联轴器和联轴器法兰的连接端面均为圆盘状；所述的第一钕硼磁铁在电机联轴器的圆盘状连接端面上周向均布，所述的第二钕硼磁铁在联轴器法兰的圆盘状连接端面上周向均布。
进一步的，所述的第一钕硼磁铁和第二钕硼磁铁对应按周向均布安装8-12个。
进一步的，所述的转子螺母通过内螺纹与转子联轴器法兰连接，所述内螺纹方向与发电机转子方向相反。
进一步的，所述的电机联轴器轴上安装第一增磁片，第一增磁片与第一钕硼磁铁接触，用于增强第一钕硼磁铁的磁力，在转子螺母与转子联轴器法兰的连接面上，通过固定螺丝固定有第二增磁片，并与第二钕硼磁铁对应设置，用于增强第二钕硼磁铁的磁力。
进一步的，安装后电机联轴器中心线与转子螺母中心线对齐，两者中间连接处间隔0.3-0.8mm。
进一步的，所述的起发电机散热器是在所述的起发电机外壳上，呈周向设有的至少两根散热片。
进一步的，还包括引线支架和起发电机引出电机线处设有的电机罩，电机罩通过电机罩固定螺丝固定在引线支架的一端，引线支架另一端通过支脚设置在所述的电机支架上。
进一步的，所述起发电机为三相无刷电机，电机定子线圈中向外引出三根电机线，三根电机线由三个引线支架分别引入进气道。
进一步的，所述的电机罩为圆盘状；所述的散热通孔在电机压盖的中心位置周向均布有3-10个。
本发明的有益效果是：
1、本发明将微型涡喷发动机的起动机和发电机用强磁作用力结合在一起，实现起动发电一体化，起发电机能跟随发动机转子旋转实现大功率发电；
2、本发明起发电机与发动机转子实现不接触强磁耦合，起发电机与发动机转子能保持同步旋转，且起发电机与转子振动互不影响，有效降低了发动机整体的振动，延长了起发电机与发动机的使用寿命；
3、本发明能有效利用发动机进气端的高速气流散热冷却，提高了起发电机工作时的散热效率，保证起发电机工作稳定，同时延长起发电机使用寿命；
4、本发明结构简单，对起发电机与发动机转子的加工精度、安装精度要求不高，能有效降低发动机生产成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明放大密封圈位置示意图；
图3是本发明强磁耦合联轴器的结构示意图；
图4是本发明电机联轴器的左视结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1，如图1-4所示，一种微型涡喷发动机强磁耦合大功率发电系统，包括起发电机，在起发电机的电机定子线圈中向外引出至少一根电机线5和压气机14，起发电机设置在所述微型涡喷发动机的前端，起发电机转动轴16和涡轮发动机的驱动轴15同轴设置，在所述的涡喷发动机的进气道8上通过垫片6和电机支架固定螺丝7固定有电机支架4，起发电机3通过起发电机固定螺丝16固定在电机支架4上，起发电机3的外壳体上设有起发电机散热器12，电机线5从起发电机中引出并进入进气道8最终连接到涡喷发动机内置电路板上；所述起发电机转动轴和涡轮发动机的驱动轴通过强磁耦合联轴器连接同步旋转；
所述的强磁耦合联轴器包括发电机的转动轴的连接端部通过联轴器锁止螺丝16安装有电机联轴器17，所述涡轮发动机的驱动轴的连接端部安装有转子螺母18，转子螺母18上连接设有转子联轴器法兰19；所述电机联轴器17与转子联轴器法兰19的连接端面上安装有磁极交替的至少两个第一钕硼磁铁20，转子联轴器法兰19与电机联轴器17的连接面上安装有与第一钕硼磁铁20相对应磁极交替的第二钕硼磁铁21。
在所述转子螺母18与压气机14之间的转子螺母18上设有转速感应磁环11，转速感应磁环11为转速传感器提供采样频率。
所述电机联轴器17的连接端面与所述转子联轴器法兰19的连接端面相对应设置，且电机联轴器17和联轴器法兰19的连接端面均为圆盘状；所述的第一钕硼磁铁20在电机联轴器17的圆盘状连接端面上周向均布，所述的第二钕硼磁铁21在联轴器法兰19的圆盘状连接端面上周向均布。所述的第一钕硼磁铁20和第二钕硼磁铁21对应按周向均布安装8-12个。所述的转子螺母18通过内螺纹与转子联轴器法兰19连接，所述内螺纹方向与发电机转子方向相反。如发电机转子顺时针旋转，此时，所述的内螺纹必定是左旋螺纹。所述的电机联轴器17轴上安装第一增磁片22，第一增磁片22与第一钕硼磁铁20接触，用于增强第一钕硼磁铁21的磁力，在转子螺母18与转子联轴器法兰19的连接面上，通过固定螺丝23固定有第二增磁片24，并与第二钕硼磁铁21对应设置，用于增强第二钕硼磁铁20的磁力。同时，所述的第一增磁片22和第二增磁片24解决了磁场不闭合现象，磁场不闭合会对其他电子元器件有干扰，设置位置最好在本案所述范围内。安装后电机联轴器17中心线与转子螺母6中心线对齐，两者中间连接处间隔0.3-0.8mm。即可保持不接触状态下进行双向动力传输。解决现有技术中振动大的问题。
所述的起发电机散热器12是在所述的起发电机外壳上，呈周向设有的至少两根散热片。
还包括引线支架13和起发电机引出电机线5处设有的电机罩1，电机罩1通过电机罩固定螺丝2固定在引线支架13的一端，引线支架13另一端通过支脚设置在所述的电机支架4上。所述起发电机为三相无刷电机，电机定子线圈中向外引出三根电机线，三根电机线5由三个引线支架13分别引入进气道8。所述的电机罩1为圆盘状；所述的散热通孔在电机压盖的中心位置周向均布有3-10个。
在发动机起动过程中，电机带动电机联轴器17旋转，电机联轴器17通过固定在内部的第一钕硼磁铁20与固定在转子联轴器法兰19中的第二钕硼磁铁21相吸的磁力带动转子螺母18旋转，最终使得发动机达到点火转速，发动机燃烧室点火成功后发动机达到自维持转速即最小慢车转速，此时电机不再需要输出扭矩，同时，带动关系变为转子螺母18带动电机联轴器17旋转，从而实现电机提供一定功率的电力输出。由于所述的一种用于微型涡轮发动机与起动/发电机连接的联轴器电机联轴器17与转子螺母18之间无接触，且随时能保持同步旋转，因此解决了现有联轴器技术中只能单向传扭、振动大和对轴承产生不利轴向力的问题。
起发电机3电机最大发电功率超过1000W，(一般的就几十瓦)。大功率发电时电机温度达到110℃，本发明将电机热量传递到起发电机散热器上，同时在电机罩1和起发电机3内部设有散热风道，利用发动机高速进气气流冷却散热，维持电机工作温度在100℃以下，起发电机3即可持续稳定大功率发电。电能通过电机线5输入ECU内部电源整流后输出28V±3V直流电源。
以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微型涡喷发动机强磁耦合大功率发电系统，包括起发电机，在起发电机的电机定子线圈中向外引出至少一根电机线和压气机，起发电机设置在所述微型涡喷发动机的前端，起发电机转动轴和涡轮发动机的驱动轴同轴设置，其特征在于，在所述的涡喷发动机的进气道上通过垫片和电机支架固定螺丝固定有电机支架，起发电机通过起发电机固定螺丝固定在电机支架上，起发电机的外壳体上设有起发电机散热器，电机线从起发电机中引出并进入进气道最终连接到涡喷发动机内置电路板上；所述起发电机转动轴和涡轮发动机的驱动轴通过强磁耦合联轴器连接同步旋转；
所述的强磁耦合联轴器包括发电机的转动轴的连接端部通过联轴器锁止螺丝安装有电机联轴器，所述涡轮发动机的驱动轴的连接端部安装有转子螺母，转子螺母上连接设有转子联轴器法兰；所述电机联轴器与转子联轴器法兰的连接端面上安装有磁极交替的至少两个第一钕硼磁铁，转子联轴器法兰与电机联轴器的连接面上安装有与第一钕硼磁铁相对应磁极交替的第二钕硼磁铁。
在所述转子螺母与压气机之间的转子螺母上设有转速感应磁环。
2.如权利要求1所述的微型涡喷发动机强磁耦合大功率发电系统，其特征在于，所述电机联轴器的连接端面与所述转子联轴器法兰的连接端面相对应设置，且电机联轴器和联轴器法兰的连接端面均为圆盘状；所述的第一钕硼磁铁在电机联轴器的圆盘状连接端面上周向均布，所述的第二钕硼磁铁在联轴器法兰的圆盘状连接端面上周向均布。
3.如权利要求2所述的微型涡喷发动机强磁耦合大功率发电系统，其特征在于，所述的第一钕硼磁铁和第二钕硼磁铁对应按周向均布安装8-12个。
4.如权利要求1所述的微型涡喷发动机强磁耦合大功率发电系统，其特征在于，所述的转子螺母通过内螺纹与转子联轴器法兰连接，所述内螺纹方向与发电机转子方向相反。
5.如权利要求1所述的微型涡喷发动机强磁耦合大功率发电系统，其特征在于，所述的电机联轴器轴上安装第一增磁片，第一增磁片与第一钕硼磁铁接触，用于增强第一钕硼磁铁的磁力，在转子螺母与转子联轴器法兰的连接面上，通过固定螺丝固定有第二增磁片，并与第二钕硼磁铁对应设置，用于增强第二钕硼磁铁的磁力。
6.如权利要求1所述的微型涡喷发动机强磁耦合大功率发电系统，其特征在于，安装后电机联轴器中心线与转子螺母中心线对齐，两者中间连接处间隔0.3-0.8mm。
7.如权利要求1所述的微型涡喷发动机强磁耦合大功率发电系统，其特征在于，所述的起发电机散热器是在所述的起发电机外壳上，呈周向设有的至少两根散热片。
8.如权利要求1-7任一所述的微型涡喷发动机强磁耦合大功率发电系统，其特征在于，还包括引线支架和起发电机引出电机线处设有的电机罩，电机罩通过电机罩固定螺丝固定在引线支架的一端，引线支架另一端通过支脚设置在所述的电机支架上。
9.如权利要求8所述的微型涡喷发动机强磁耦合大功率发电系统，其特征在于，所述起发电机为三相无刷电机，电机定子线圈中向外引出三根电机线，三根电机线由三个引线支架分别引入进气道。
10.如权利要求8所述的微型涡喷发动机强磁耦合大功率发电系统，其特征在于，所述的电机罩为圆盘状；所述的散热通孔在电机压盖的中心位置周向均布有3-10个。
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CN114962009A (zh) * 2022-05-17 2022-08-30 中科航星科技有限公司 一种非接触式磁力传扭系统及其传扭方法

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