一种体积小重量轻超高声速发电机

摘要

本发明属于电机领域，涉及一种体积小重量轻超高声速发电机。包括后整流器、喷嘴、叶轮、前端滚珠轴承、转子、电机定子、后端滚珠轴承、壳体、涵道前段密封、油电出口管、进油管、前端堵头、叶轮护罩、机械密封、机封壳体、波形弹簧。本发明通过合理的定子和转子结构以及材料设计，有效地解决了发电机损耗、温度控制以及转子的动、静力学问题，确保发电机高速运行下更加平稳。采取独特的空气冷却+油液冷却，有效降解了发电机高速旋转中产生的热量，解决了对高温材料高要求的问题，大大降低了发电机的体积。本发明应用前景非常广泛，可推广到航空航天领域，缓解高超声速发动机短板的问题，效率达到国际领先水平。

说明书

技术领域

本发明属于机电领域，特别提供了一种体积小重量轻超高声速发电机。

背景技术

随着民用航空技术的飞速发展，对飞行载体的速度要求越来越高，超音速、超高音速产品的市场需求量越来越大。其最大的难题是解决好飞行载体的动力源，传统的涡喷发动机、小涵道比涡扇发动机的最大速度难以突破3马赫，对于4～6马赫飞行载体动力源是目前科技行业面对的一项复杂的技术难题。

本发明充分利用涡轮发电机低空低速的优良特性以及冲压发电机高空高速的稳定推力，拓展飞行载体的飞行包线，采用故涡轮-冲压组合式结构，实现飞行载体高超声速；本发明独特设计了空气冷却+油液冷却，有效降解了发电机高速旋转中产生的热量，解决了对高温材料高要求的问题，大大降低了产品的体积。

发明内容

本发明旨在提出一种体积小重量轻超高声速发电机。

根据本发明实施例的体积小重量轻超高声速发电机，主要包括后整流器1、喷嘴2、叶轮3、前端滚珠轴承4、转子5、电机定子6、后端滚珠轴承7、壳体8、涵道前段密封9、油电出口管10、进油管11、前端堵头12、叶轮护罩13、机械密封14、机封壳体15、波形弹簧16。

壳体8的内腔通过热装，安装电机定子6。

电机定子6的内腔安装转子5。

转子5的后端安装有叶轮3，转子5与叶轮3的连接处有自锁机构，防止滑动；转子选择居里点高、温度稳定性好的高温合金材料，防止转子过热。

前端滚珠轴承4和后端滚珠轴承7对转子5起到支撑和高速旋转的保护作用；前端堵头12对叶轮3起固定作用。

冷却油从进油管11进入，经涵道内运行后，带走发电机工作时产生的热量，从油电出口管10排出。

叶轮护罩13对叶轮3起保护作用，防止叶轮挤压变形，同时保护发电机工作旋转时发生失衡，叶片损伤破坏其他部件。

波形弹簧14起压紧作用。

附图说明

图1是根据本发明实施例的剖面图；

图2是根据本发明实施例局部结构示意图；

图3是根据本发明实施例的冷却流程示意图。

图中，1、后整流器；2、喷嘴；3、叶轮；4、前端滚珠轴承；5、转子；6、电机定子；7、后端滚珠轴承；8、壳体；9、涵道前段密封；10、油电出口管；11、进油管；12、前端堵头；13、叶轮护罩；14、机械密封；15、机封壳体；16、波形弹簧。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明。

本发明的设计原理：燃烧产生的高温燃气推动叶轮高速旋转，将机械能转化为电能，提供高超声速发电机所需的电能；根据气流量的大小可以调整飞行载体飞行高度和飞行速度；冷却油从进油管输入，经过循环后，带走发电机产生的热量，对发电机机进行保护，从而实现发电机高效、长时间的工作。为保证发电机高速旋转的需要，采取叶轮与发电机同轴一体化结构，由叶轮带动发电机发电，输出功率达到数百千瓦，转速30000～100000rpm。

本发明的设计结构：该发电机结构为圆筒形壳体保护的圆柱形结构，壳体内嵌装电机定子，转子穿过电机定子，电机定子与叶轮链接；发电机冷却结构为油冷。通过合理的定子和转子结构以及材料设计，有效地解决了发电机损耗、温度控制以及转子的动、静力学问题，本发明实施例的发电机高速运行下更加平稳。

本发明实施例的工作流程：燃烧产生的高温燃气推动叶轮高速旋转，将机械能转化为电能，提供高超声速发电机所需的电能。

本发明实施例，冷却油从进油管11流入，流经导热良好的材料制做的油路管道，进行热交换，吸收热量，降低转子3和电机定子6的湿度，热油从油电出口管10排出，进入循环系统。

本发明实施例，自然空气经过滤后，从发电机前端进入，经空气冷却通道，从发电机后端排出，可降低发电机湿度400K。

本发明实施例，独特设计的空气冷却+油液冷却，有效降解了发电机高速旋转中产生的热量，解决了对高温材料高要求的问题，是单一冷却方式的冷却结构体积的1/3～1/2，大大降低了发电机的体积。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。