用于涡喷发动机上的微型高速发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种超高速发电机，尤其涉及一种用于涡喷发动机上的微型高速发电系统。
【背景技术】
[0002]微型涡喷发动机在军事和民用领域具有十分广阔的应用前景，军事方面可用于小型无人侦察机、小型诱饵机、小型多用途巡航机、小型高速靶机、滞空武器、精密制导武器、发烟机等;民用领域可用于分布式发电机、微型机械设备、微型医疗器械、微型电源等。在实际应用中，微型涡喷发动机需要为其附件系统及飞行器的电子设备提供电源。常规的涡喷发动机的电源主要采用蓄电池供电，但是由于蓄电池自身的体积及重量较大，从而限制了涡喷发动机的进一步微型化的发展。
[0003]由涡喷发动机工作原理可知，发动机推力和压气机动力都来自于涡轮旋转，同样，若可以将涡轮旋转的一部分机械能转化为电能，再用转化电能取代蓄电池向发动机的附件系统及飞行器的电子设备供电，则可以大大降低发动机的体积及重量。此处，将机械能转化为电能就需要通过发电机实现，但微型发动机转速高，工作环境恶劣，普通电机难以胜任，因此与之相配套的高速/超高速发电机显得非常必要，不仅可以简化发动机系统的附件结构，进一步可发展为高能量密度电源系统。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术存在的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种用于涡喷发动机上的微型高速发电系统，该发电机系统可以取代蓄电池向发动机的附件系统及飞行器的电子设备供电，可以大大降低发动机的体积及重量。
[0005]本实用新型的目的通过下述技术方案实现：
[0006]一种用于涡喷发动机上的微型高速发电系统，包括发动机、三相永磁发电机和稳压模块，所述三相永磁发电机包括发电机转轴、磁钢、发电机定子叠片、发电机定子线圈和壳体，发电机转轴的外部紧密固连接所述磁钢，该磁钢为永磁体，所述磁钢构成三相永磁发电机的转子，所述发电机定子叠片固定连接在壳体上，发电机定子线圈缠绕设置在发电机定子叠片上，所述发电机定子叠片、发电机定子线圈共同构成三相永磁发电机的定子。所述发动机输出转轴通过联轴器与三相永磁发电机的发电机转轴动力连接，所述三相永磁发电机的壳体内对应发电机转轴两端设置有轴承，发电机转轴的两端端部安装于对应的轴承中。所述发电机定子线圈与所述稳压模块电连接。本实用新型的发动机通过联轴器带动发电机高速旋转，发动机通过输出转轴带动发电机转子(即磁钢)旋转并向发电机传递机械转矩，发电机转子永磁体（即磁钢)旋转过程中在定子三相绕组中产生感应电动势，在规定的转速范围内，发电机产生的三相对称感应电压通过稳压模块后输出稳定电压给发动机的附属电子设备供电。
[0007]为了更好地实现本实用新型，所述发电机转轴与磁钢之间设有转子内环，该转子内环紧密固定连接在发电机转轴外部，磁钢紧密固定连接在转子内环外部。
[0008]进一步的技术方案是:所述三相永磁发电机的转子（即磁钢)采用一对永磁体，极对数P=I，转子的极弧系数为I。
[0009]为了防止磁钢的永磁体在高速旋转时破裂甩出，所述磁钢外部包裹了一层不锈钢。
[0010]再进一步的技术方案是:所述发电机定子叠片由硅钢片叠积而成并且开十二槽。
[0011]本实用新型提供一种优选的发电机定子线圈结构技术方案是:所述发电机定子线圈采用三相分布式绕组方式缠绕在发电机定子叠片上，每匝绕组由单根导线绕制而成或者由多根导线并联绕制而成。
[0012]作为优选，所述三相永磁发电机的壳体由前端盖、后端盖及机壳中段构成，前端盖、后端盖通过螺钉与机壳中段固定连接。
[0013]本实用新型较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0014](I)本实用新型针对微型涡喷发动机体积小、结构紧凑的特点，提出了由发动机主轴直接带转发电机转子实现发电功能的方案，无需复杂的减速传动机构，自主设计了高速小轴径联轴器及发电机安装结构，既保证了微型涡喷发动机功能结构和性能，又实现了发电机功率的正常提取。
[0015](2)本实用新型依靠发电机、联轴器驱动三相永磁发电机的发电机转轴转动，发电机转轴带动磁钢旋转，发电机定子叠片、发电机定子线圈一起切割磁感线所产生的磁场，从而产生三相电流，在发电机工作时就可向发动机的附件系统及飞行器的电子设备供电，省去了专门设置蓄电池来供电，可以大大降低发动机的体积及重量。本实用新型可代替涡喷发动机上的蓄电池系统，并发展成为一种高能量密度的发电系统。
[0016](2)本实用新型针对微型涡喷发动机转子转速高达103000r/min的特点，自主设计的高速永磁交流同步发电机，具有转速高、功率密度大、体积小等特点，提出的发电机定子铁耗计算方法、转子涡流计算方法以及发电机温升计算方法，解决了超高速发电机电磁参数设计的难题。
【附图说明】
[0017]图I为本实用新型的原理结构框图；
[0018]图2为三相永磁发电机的结构示意图。
[0019]其中，附图中的附图标记所对应的名称为：
[0020]I —发电机定子叠片，2—发电机定子线圈，3 —壳体，4一发电机转轴，5 —转子内环，6 —磁钢，7—转子护套，8 —轴承，9一端盖，10—联轴器。
【具体实施方式】
[0021 ]下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明：
[0022]实施例
[0023]如图I?图2所示，一种用于涡喷发动机上的微型高速发电系统，包括发动机、三相永磁发电机和稳压模块，三相永磁发电机包括发电机转轴4、磁钢6、发电机定子叠片I、发电机定子线圈2和壳体3，发电机转轴4的外部通过转子内环5紧密固连接磁钢6，该磁钢6为永磁体，磁钢6构成三相永磁发电机的转子，发电机定子叠片I固定连接在壳体3内部，发电机定子线圈2缠绕设置在发电机定子叠片I上，发电机定子叠片1、发电机定子线圈2共同构成三相永磁发电机的定子。发动机输出转轴通过联轴器IO与三相永磁发电机的发电机转轴4动力连接，三相永磁发电机的壳体3内对应发电机转轴4两端设置有轴承8，轴承8用于支撑高速旋转的发电机转子。发电机定子线圈2与稳压模块电连接。本实用新型的发动机通过联轴器带动三相永磁发电机高速旋转，发动机通过输出转轴带动磁钢旋转并向发电机传递机械转矩，发电机转子永磁体（即磁钢)旋转过程中在定子三相绕组中产生感应电动势，在规定的转速范围内，发电机产生的三相对称感应电压通过稳压模块后输出稳定电压给发动机的附属电子设备供电。
[0024]根据本实用新型的一个实施例，发电机转轴4与磁钢6之间设有转子内环5，该转子内环5紧密固定连接在发电机转轴4外部，磁钢6紧密固定连接在转子内环5外部，即磁钢6紧贴于转子内环5的表面。
[0025]根据本实用新型的一个实施例，三相永磁发电机的转子采用一对永磁体，极对数P=I，转子的极弧系数为I。
[0026]根据本实用新型的一个实施例，磁钢6外部包裹了一层不锈钢。该层不锈钢形成一个保护套，可以防止磁钢6(即永磁体)在高速旋转时破裂甩出或者防止高速情况下永磁体破碎后飞溅出，不锈钢材料也不会对整个发电系统的发电产生影响。
[0027]根据本实用新型的一个实施例，发电机定子叠片I由硅钢片叠积而成并且开十二槽。发电机定子线圈2采用三相分布式绕组方式缠绕在发电机定子叠片I上，每匝绕组由单根导线绕制而成或者由多根导线并联绕制而成。发电机定子叠片I、发电机定子线圈2在磁钢6旋转而产生的磁场下切割磁感线而产生三相电流并输出到外部。
[0028]根据本实用新型的一个实施例，三相永磁发电机的壳体3由前端盖、后端盖及机壳中段构成，前端盖、后端盖通过螺钉与机壳中段固定连接。
[0029]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于涡喷发动机上的微型高速发电系统，其特征在于:包括发动机、三相永磁发电机和稳压模块，所述三相永磁发电机包括发电机转轴(4)、磁钢(6)、发电机定子叠片（I)、发电机定子线圈（2)和壳体(3)，发电机转轴(4)的外部通过转子内环(5)连接所述磁钢(6)，该磁钢(6)为永磁体，所述磁钢(6)构成三相永磁发电机的转子，所述发电机定子叠片（I)固定连接在壳体(3)内，发电机定子线圈（2)缠绕设置在发电机定子叠片（I)上，所述发电机定子叠片（I)、发电机定子线圈（2)共同构成三相永磁发电机的定子;所述发动机输出转轴通过联轴器（10)与三相永磁发电机的发电机转轴(4)动力连接，所述三相永磁发电机的壳体(3)内对应发电机转轴(4)两端设置有轴承(8);所述发电机定子线圈（2)与所述稳压模块电连接。2.按照权利要求I所述的用于涡喷发动机上的微型高速发电系统，其特征在于:所述转子内环（5)紧密固定连接在发电机转轴(4)外部，磁钢(6)紧密固定连接在转子内环（5)夕卜部。3.按照权利要求I所述的用于涡喷发动机上的微型高速发电系统，其特征在于:所述三相永磁发电机的转子采用一对永磁体，极对数P = I，转子的极弧系数为I。4.按照权利要求I或3所述的用于涡喷发动机上的微型高速发电系统，其特征在于:所述磁钢(6)外部包裹了 一层不锈钢。5.按照权利要求I所述的用于涡喷发动机上的微型高速发电系统，其特征在于:所述发电机定子叠片（I)由硅钢片叠积而成并且开十二槽。6.按照权利要求I或5所述的用于涡喷发动机上的微型高速发电系统，其特征在于:所述发电机定子线圈（2)采用三相分布式绕组方式缠绕在发电机定子叠片（I)上，每匝绕组由单根导线绕制而成或者由多根导线并联绕制而成。7.按照权利要求I所述的用于涡喷发动机上的微型高速发电系统，其特征在于:所述三相永磁发电机的壳体(3)由前端盖、后端盖及机壳中段构成，前端盖、后端盖通过螺钉与机壳中段固定连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于涡喷发动机上的微型高速发电系统，包括发动机、三相永磁发电机和稳压模块，三相永磁发电机包括发电机转轴、磁钢、发电机定子叠片、发电机定子线圈和壳体，发电机转轴的外部紧密固连接磁钢，该磁钢为永磁体，磁钢构成三相永磁发电机的转子，发电机定子叠片固定连接在壳体上，发电机定子线圈缠绕设置在发电机定子叠片上，发电机定子叠片、发电机定子线圈共同构成三相永磁发电机的定子；发动机输出转轴通过联轴器与三相永磁发电机的发电机转轴动力连接；发电机定子线圈与稳压模块电连接。本实用新型具有转速高、功率密度大、体积小等特点，可以取代蓄电池向发动机的附件系统及飞行器的电子设备供电。
【IPC分类】F02C6/00
【公开号】CN205154403
【申请号】CN201520966960
【发明人】何国忠, 张征, 郭健
【申请人】四川达宇特种车辆制造厂
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月26日