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CN102691529B - 微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器的启动发电装置 - Google Patents

微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器的启动发电装置 Download PDF

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Abstract

一种微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器的启动发电装置，涉及一种启动发电装置，特别是航空微型涡轮喷气发动机或发动机涡轮增压器的启动发电装置。本发明旨在提供一种结构简单、提高能效、兼作启动和发电的装置。采用的技术方案是，将永磁转子和定子线圈设置于微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器的随转轴转动的叶轮内侧，永磁转子随转轴转动，定子线圈固定在微型涡轮喷气发动机的扩压器或涡轮增压器的压气机后盖板上，永磁转子、定子线圈、叶轮与转轴同轴安装。由于安装位置隐蔽，不易损坏，利用了原机的转轴，省去了电机轴承，结构简单可靠；启动、发电一机两用，节约了资源，提高了能效。

Description

微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器的启动发电装置
技术领域
本发明涉及一种启动发电装置，特别是微型涡轮喷气发动机或发动机涡轮增压器的启动发电装置。
背景技术
目前，微型涡轮喷气发动机的启动主要采用专用的有刷启动电动机，包括了永磁转子、定子、定子线圈、轴及轴承等，通常安装于涡轮喷气发动机前面，但在使用中存在如下问题：启动电流大、对电源容量要求大、只在启动过程中使用，发动机启动后，启动电动机就不再工作，并因安装在发动机叶轮前面从而阻碍空气的吸入，影响了涡喷燃烧效率；另外，现有发动机的涡轮增压器是利用发动机排出的废气为动力，推动涡轮带动叶轮将空气压进发动机，以达到提高发动机燃烧效率的目的，但只在发动机启动后才开始工作，而在发动机起动前涡轮增压器是没有动力的，起不到压气作用，在发动机启动过程中涡轮增压器并不起作用，特别是柴油发动机低温启动时，不能对启动过程提供帮助；再者，目前混合动力汽车还没有利用发动机废气发电自充电装置。
发明内容
本发明公开了一种微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器的启动发电装置，旨在提供一种结构简单、提高能效、兼作启动和发电的装置。
本发明采用的技术方案是：在现有包括永磁转子和定子线圈的无刷电机原理基础上，利用微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器原机的转轴及叶轮，将电机的永磁转子和定子线圈的安装位置，设置于微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器随转轴转动的叶轮内侧，将永磁转子与微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器的转轴固定连接并随转轴转动，将定子线圈固定在微型涡轮喷气发动机的扩压器或涡轮增压器的压气机后盖板上，所述永磁转子和定子线圈与叶轮以转轴同轴安装；
将永磁转子固定在该叶轮上，与叶轮一同随轴转动；
进一步，在所述叶轮内侧设有与永磁转子形状相适应的凹槽，永磁转子置于该凹槽，从而使永磁转子嵌入叶轮内固定；
进一步的，所述永磁转子可为盘式结构的转子，所述定子线圈可为盘式定子线圈；
再进一步还可，将所述永磁转子固定在导磁体上，并一同嵌入叶轮内；所述盘式定子线圈固定在定子安装基板，该定子安装基板固定在微型涡轮喷气发动机的扩压器或涡轮增压器的压气机后盖板上；
另外还可，在所述微型涡轮喷气发动机的扩压器或涡轮增压器的压气机后盖板上设置与所述永磁转子形状相适应、永磁转子置于其中可转动的凹槽，将所述永磁转子置于该凹槽内并与转轴固定。
由于本发明改变现有微型涡喷启动机电机的安装位置，整体缩短了发动机长度，且电机不再阻挡空气的进入、使涡喷发动机燃烧效率增加、提高了推重比、减少了空间占用。电机安装位置隐蔽，不易损坏，在此位置，电机还能得到强制风冷，从而发电效率增加、寿命延长；再加上电机安装在原机的转轴上，利用了原机的轴承，省去了电机轴承，结构简单可靠，因而也解决了高速电机轴承易损坏的难题。本发明的电机兼作启动电机和发电机，启动后的电动机变成了发电机一机两用，解决了以前电机启动后就不再工作浪费资源的不足；无刷永磁直流电机的应用可降低启动电流，减小了涡喷发动机系统的启动电源的容量，减少了蓄电池重量，从而增加了推重比，提高了能效，且发电后的电力充沛，可使涡喷导弹的雷达探测更远、能够提前预警、无人飞机续航能力更远。
本发明应用在涡轮增压器上时，为发动机增加了电动和发电功能，使发动机起动前涡轮增压器就有动力，启动时涡轮增压器可将空气压缩进入发动机，启动不再困难，特别是柴油发动机低温时，提高了能效，还可提高排放的标准。本发明也特别适合应用于混合动力汽车发动机废气的能量回收自充电，利用涡轮增压器发动机废气的推动，电机发电可给蓄电池充电，这样就可增加汽车的行驶里程，提高了能效，对于节能减排就有了重要的推广价值。
附图说明
图1是本发明的一种安装方式轴向剖视示意图；
图2是本发明的另一种安装方式轴向剖视示意图；
图中标记分别表示：1-叶轮，2-导磁体，3-永磁转子，4-盘式定子线圈，5-定子安装基板，6-涡喷发动机的扩压器或涡轮增压器压气机后盖板，7-转轴，8-锁紧螺母；
图3是本发明的启动发电电路原理图。
具体实施方式
下面，结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
在本发明实施中，如附图1所示，电机的永磁转子、定子线圈安装在微型涡喷发动机或涡轮增压器上的叶轮1内侧，将永磁转子3与导磁体2同时固定到叶轮1内侧，也可在叶轮1内侧开设与永磁转子3形状相适应的凹槽，再将永磁转子3与导磁体2置于该凹槽内嵌入叶轮1固定；将盘式定子线圈4固定到定子安装基板5上，再将定子安装基板5固定到涡喷发动机的扩压器或涡轮增压器压气机后盖板6上，盘式定子线圈4与永磁转子3相对应，将叶轮1、永磁转子3和盘式定子线圈4以原机转轴7为轴同轴安装，用原机上的锁紧螺母8紧固。
本发明的永磁转子3另一种安装方式，如图2所示，永磁转子3还可安装在微型涡轮喷气发动机的扩压器或涡轮增压器的压气机后盖板6上设置的凹槽内，该凹槽与所述永磁转子形状相适应、永磁转子置于其中可转动，将所述永磁转子置于该内并与转轴固定；还可在叶轮1上加装导磁体2，其他与前述的实施例相同。
如图3，将定子线圈La、Lb、Lc接入电路中，由继电器J1吸合、断开，使转换触点开关J1-0、J1-1、J1-2、J1-3接通驱动电路或发电电路，使电机在启动、发电两种工作状态之间转换。使用时，闭合电源开关K，按动启动按钮开关AN导通，继电器J1工作吸合，使转换触点开关J1-0闭合，接通电源给无刷直流电机驱动器B供电，同时转换触点开关J1-1、J1-2、J1-3接通驱动电路，为线圈La、Lc、Lb供电，电机处于电动运行工作状态，主动转动，微型涡轮喷气发动机或发动机涡轮增压器启动；发动机启动后放开启动按钮开关AN，继电器J1断开，转换触点开关J1-0复位，断开无刷直流电机驱动器的供电电路，同时转换触点开关J1-1、J1-2、J1-3也复位，使定子线圈La、Lb、Lc接通整流稳压器U，发动机启动产生动力，叶轮的转数提高，电机转为发电运行工作状态，被动转动，同时发出电力，发电电路开始工作，由于发动机启动后发电机的转速大于启动转速，发电电压也大于供电电压，通过整流稳压电路，电路输出直流通过二极管D给蓄电池充电，同时给用电系统供电。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，故凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器的启动发电装置，包括永磁转子和定子线圈，其特征在于，所述永磁转子和定子线圈设置于微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器的叶轮内侧，所述永磁转子与微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器的转轴固定连接并随转轴转动，所述定子线圈固定在微型涡轮喷气发动机的扩压器或涡轮增压器的压气机后盖板上，所述永磁转子和定子线圈与叶轮同轴安装，所述启动发电装置为高速电机，所述永磁转子的磁力线穿过定子线圈后和磁回路体或另一部分永磁转子相对静止，所述线圈为空心线圈。
2.根据权利要求1所述的微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器的启动发电装置，其特征在于，所述高速电机可轴向同轴组合安装并可独立使用。
3.根据权利要求1所述的微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器的启动发电装置，其特征在于，所述永磁转子固定在叶轮上，随转轴转动。
4.根据权利要求3所述的微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器的启动发电装置，其特征在于，所述叶轮内侧设有与永磁转子形状相适应的凹槽，所述永磁转子置于凹槽嵌入叶轮内。
5.根据权利要求1、3或4所述的微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器的启动发电装置，其特征在于，所述永磁转子可为盘式结构，所述定子线圈可为盘式定子线圈。
6.根据权利要求5所述的微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器的启动发电装置，其特征在于，将所述永磁转子固定在导磁体上并嵌入叶轮内；所述盘式定子线圈固定在定子安装基板，该定子安装基板固定在微型涡轮喷气发动机的扩压器或涡轮增压器的压气机后盖板上。
7.根据权利要求1所述的微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器的启动发电装置，其特征在于，所述微型涡轮喷气发动机的扩压器或涡轮增压器的压气机后盖板上设置与所述永磁转子形状相适应、永磁转子置于其中可转动的凹槽，将所述永磁转子置于该凹槽内并与转轴固定。
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Address after: 100072 Beijing city Fengtai District Changxindian Beiguan No. 102

Patentee after: Good bright aerospace energy-saving power equipment technology development centre, Beijing

Address before: 100072 Beijing city Fengtai District Changxindian Beiguan No. 102

Patentee before: Beijing Liangming Tongchuang Water Treatment Equipment Development Center