本发明专利技术公开了一种航空发动机用无壳无轴高压高速起动发电装置，包括无壳定子组件3、无轴转子组件2和转速传感器组件4；无壳定子组件设置于发动机机匣1或压气机出口与燃烧室间的专用内壁上；无轴转子组件2无轴承，设置于发动机轴5上，起动时由外部提供的电源供电产生电磁转矩带转发动机轴5转动，当起动达到给定转速时，由控制器转换到发电状态，由发动机轴5带动无轴转子组件2转动发电，由控制器调节发电品质，并提供监控保护功能；本发明专利技术结构简单、效率高、功重比高/重量轻、容错能力强，可适应不同推力/功率级的航空发动机起动和飞机/无人机发电需要。
【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机用无壳无轴高压高速起动发电装置
：本专利技术属于航空发动机起动
/飞机电源
,特别是涉及一种航空发动机用无壳无轴高压高速起动发电装置。
技术介绍
航空发动机起动需要依靠外部辅助动力或风车状态提供足够外部助转力，且工作时需要电源供电。辅助动力通常采用燃气涡轮起动机、空气涡轮起动机、电动机或低压直流起动发电机等单一或组合的外置形式，燃气涡轮起动机、空气涡轮起动机、电动机只具有起动航空发动机的功能，不具备发电功能，起动完成后成为“死重”，航空发动机还需配小功率发电机或由飞机/无人机提供电源，显然这样的组合技术方案极其复杂，系统重量大，外部迎风阻力大。目前航空发动机使用的电动机、起动发电机属于低压低转速起动发电装置，功重比低，功率小，不能满足中等和大推力/功率航空发动机使用需要等问题。飞机/无人机的电源，由二动力装置或辅助动力装置上的发电机作为主电源，无论低压直流发电机、115V/400Hz交流发电机也属于低转速发电系统，功重比低，功率小，容错能力差，重量大，系统复杂，可靠度不高等突出问题。另外随着新型大功率探测设备和电磁、激光新型武器发展对电能需求的增加，以及新概念全电飞机和多电发动机的发展要求，航空发动机推/功重比不断提高，系统减少和高度融合等新要求，满足功能和战技指标设计要求。显然需要一种新型起动发电装置，既能实现各种推力/功率级的航空发动机起动，又能实现发电，向航空发动机和飞机/无人机提供所需电能，特别是多电/全电航空发动机、多电/全电飞机所需的高功率级发电系统。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是针对上述的不足和缺陷等问题，以及新概念全电/多电航空发动机和飞机的发展要求，航空发动机高推/功重比、融合等设计技术需要，提出一种结构简单、效率高、功重比高/重量轻、容错能力强，且可适应不同推力/功率级的航空发动机起动和飞机/无人机发电需要的内置于航空发动机的无壳无轴高压高速起动发电装置。技术方案：一种航空发动机用无壳无轴高压高速起动发电装置，其特征在于，包括无壳定子组件3、无轴转子组件2和转速传感器组件4；其中：无壳定子组件设置于发动机机匣1或压气机出口与燃烧室间的专用内壁上；无轴转子组件2无轴承，设置于发动机轴5上，起动时由外部提供的电源供电产生电磁转矩带转发动机轴5转动，当起动达到给定转速时，由控制器转换到发电状态，由发动机轴5带动无轴转子组件2转动发电，由控制器调节发电品质，并提供监控保护功能；转速传感器组件4设置在发动机轴5和发动机机匣1上，用于判断航空发动机起动初始转子的旋转方向，即控制相线的起动供电次序，同时提供多路转速信号给发动机控制系统。所述外部提供的电源不低于240V。所述无壳定子组件3,由叠片与挡板组合焊接，并在其极或齿上装配绕组形成，绕组用环氧板制成的槽楔固定，同相绕组线由电解铜板制成的集流环相连接后，集中从航空发动机空心支板中引出。所述无壳定子组件3与发动机机匣1内壁面过盈配合，发动机机匣1上设置安装定位止口结构；其定子轭含绕组的发热量，一部分以传导+对流+辐射冷却，即由定子经发动机机匣1内壁传递至流道低温态空气冷却，另一部分以对流冷却为主，经发动机空气系统引入低温态低压空气，从各极或齿间流道，绕组缝隙，转子与定子间间隙进行冷却，保证定子温升在要求的范围内。所述无轴转子组件2,由叠片与挡板组合焊接后，过盈装配轴套形成，经轴套安装于发动机轴5上，一端由发动机轴肩定位，另一端在发动机轴上用防松压紧螺帽固定；转子极和轭均以对流+辐射冷却形式，经发动机空气系统引入低温态低压空气，从转子与定子间间隙，转子极或齿形成的槽道进行冷却，从发动机空气系统引入低温态低压空气均经前端进入后端流出。所述转子与定子间间隙，范围为0.5mm～1.0mm。所述转速传感器组件4包括转动件、四个位置传感器和静止件，其中，转动件通过其上的8齿音轮，安装于音轮轴套上，音轮轴套安装于发动机轴5上，且与无壳定子组件3和无轴转子组件2之间设定固定的对应位置关系，四个位置传感器通过静止件安装在发动机机匣1上，其中三个位置传感器用于确定转向，一个位置传感器带有磁钢定位板，其余两个位置传感器与其角度相差120°分布，与磁钢定位板形成对应关系，通过控制器采集三只传感器的位置信息得到相角偏差，经解析求得旋转方向；第四个位置传感器任意布置。有益效果本专利技术的优点是：结构简单、效率高、功重比高/重量轻、容错能力强，可适应不同推力/功率级的航空发动机起动和飞机/无人机发电需要。特点是定子组件无壳体结构；同相绕组线由电解铜板制成的集流环相连接后集中引出；无壳定子组件采用传导+对流+辐射冷却和引入低温态低压空气对流冷却；转子组件不带专用轴，引入低温态低压空气对流冷却；带磁钢定位板的转速传感器组件具有位置区分和多用途；三大组件均为分体内置于航空发动机内部；该装置采用直流高压输出，适用于高转速，适应各种起动包线、工作包线和大气环境。附图说明图1为本专利技术的装配示意图。图2为无壳定子组件周向定位(逆)示意图。图3为无壳定子组件同相绕组线的出线位置示意图。其中，1.发动机机匣，2.转子组件，3.定子组件，4.转速传感器组件，5.发动机轴。具体实施方式：本专利技术具体实施方式是一种航空发动机用无壳无轴高压高速起动发电装置，由无壳定子组件、无轴转子组件和转速传感器组件三大组件组成。无壳定子组件3,由叠片与挡板组合焊接，并在其极或齿上装配绕组形成，绕组用环氧板制成的槽楔固定，同相绕组线由电解铜板制成的集流环相连接后，集中从航空发动机空心支板中引出，如图2所示；无壳定子组件3与发动机机匣1内壁面过盈配合，发动机机匣1上设置安装定位止口结构；其定子轭含绕组的发热量，一部分以传导+对流+辐射冷却，即由定子经发动机机匣1内壁传递至流道低温态空气冷却，另一部分以对流冷却为主，经发动机空气系统引入低温态低压空气，从各极或齿间流道，绕组缝隙，转子与定子间间隙进行冷却，保证定子温升在要求的范围内。带轴套的无轴转子组件2,由叠片与挡板组合焊接后，过盈装配轴套形成，经轴套安装于发动机轴5上，一端由发动机轴肩定位，另一端在发动机轴上用防松压紧螺帽固定；转子极和轭均以对流+辐射冷却形式，经发动机空气系统引入低温态低压空气，从转子与定子间间隙，间隙控制在0.5mm～1.0mm，转子极齿形成的槽道进行冷却。从发动机空气系统引入低温态低压空气均经前端进入后端流出。转速传感器组件4包括转动件、四个位置传感器和静止件。转动件通过其上的8齿音轮，安装于音轮轴套上，音轮轴套安装于发动机轴5上，且与无壳定子组件3和无轴转子组件2之间设定固定的对应位置关系，四个位置传感器通过静止件安装在发动机机匣1上，其中三个位置传感器用于确定转向，一个位置传感器带有磁钢定位板，其余两个位置传感器与其角度相差120°分布，与磁钢定位板形成对应关系，通过控制器采集三只传感器的位置信息得到相角偏差，经解析求得旋转方向；第四个位置传感器任意布置。本专利技术工作原理，其作用是作为航空发动机的起动机和飞机主电源。该起动发电装置涉及三大组件，无壳定子组件、无轴转子组件、转速传感器组件。无壳定子组件为不带外壳体结构，充分利用发动机内机匣作为壳体，减轻了重量，且提高了与发动机低温态内流的换热效率，定子轭上带绕本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种航空发动机用无壳无轴高压高速起动发电装置，其特征在于，包括无壳定子组件(3)、无轴转子组件(2)和转速传感器组件(4)；其中：无壳定子组件设置于发动机机匣(1)或压气机出口与燃烧室间的专用内壁上；无轴转子组件(2)无轴承，设置于发动机轴(5)上，起动时由外部提供的电源供电产生电磁转矩带转发动机轴(5)转动，当起动达到给定转速时，由控制器转换到发电状态，由发动机轴(5)带动无轴转子组件(2)转动发电，由控制器调节发电品质，并提供监控保护功能；转速传感器组件(4)设置在发动机轴(5)和发动机机匣(1)上，用于判断航空发动机起动初始转子的旋转方向，即控制相线的起动供电次序，同时提供多路转速信号给发动机控制系统。
【技术特征摘要】
1.一种航空发动机用无壳无轴高压高速起动发电装置，其特征在于，包括无壳定子组件(3)、无轴转子组件(2)和转速传感器组件(4)；其中：无壳定子组件设置于发动机机匣(1)或压气机出口与燃烧室间的专用内壁上；无轴转子组件(2)无轴承，设置于发动机轴(5)上，起动时由外部提供的电源供电产生电磁转矩带转发动机轴(5)转动，当起动达到给定转速时，由控制器转换到发电状态，由发动机轴(5)带动无轴转子组件(2)转动发电，由控制器调节发电品质，并提供监控保护功能；转速传感器组件(4)设置在发动机轴(5)和发动机机匣(1)上，用于判断航空发动机起动初始转子的旋转方向，即控制相线的起动供电次序，同时提供多路转速信号给发动机控制系统。2.根据权利要求1的一种航空发动机用无壳无轴高压高速起动发电装置，其特征在于，所述外部提供的电源不低于240V。3.根据权利要求1的一种航空发动机用无壳无轴高压高速起动发电装置，其特征在于，所述无壳定子组件(3),由叠片与挡板组合焊接，并在其极或齿上装配绕组形成，绕组用环氧板制成的槽楔固定，同相绕组线由电解铜板制成的集流环相连接后，集中从航空发动机空心支板中引出。4.根据权利要求1的一种航空发动机用无壳无轴高压高速起动发电装置，其特征在于，所述无壳定子组件(3)与发动机机匣(1)内壁面过盈配合，发动机机匣(1)上设置安装定位止口结构；其定子轭含绕组的发热量，一部分以传导+对流+辐射冷却，即由定子经发动机机匣(1)内壁传递至流道低温...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗载奇，朱学忠，曹志亮，王小辉，杨韶，陈蔚蔚，钱兴良，瞿雄飞，沈雪松，陈立，刘继华，曹清源，苟学中，郭小凤，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：四川,51
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