The invention discloses an axial-flow compressor structure with high-speed power generation function and a gas turbine engine with the structure. The rotor of the axial-flow compressor and the rotor of the generator form an integral structure, and the compressor casing and the stator of the generator are integral structures. The structure of the engine-generator system is effectively simplified, and the volume and the volume of the engine-generator system are reduced. The structure weight reduces the cost of design and manufacture, and improves the reliability of the system. Using the air flow through the compressor rotor passage to cool the generator effectively reduces the cooling difficulty of the high-speed generator and simplifies the cooling structure of the generator. The mechanical separation of the generator rotor and the gas-powered rotor can ensure the constant speed operation of the generator rotor and effectively improve the power generation. Quality.
【技术实现步骤摘要】
具有高速发电功能的轴流压气机结构及燃气涡轮发动机
本专利技术属于航空电力推进
,涉及一种压气机,具体涉及一种压气机与发电机一体化的具有高速发电功能的轴流压气机结构,以及具有该压气机结构的燃气涡轮发动机,应用于航空电力推进系统的燃气涡轮发动机与高速发电机混合动力系统。
技术介绍
燃气轮机发电由于具有效率高、经济性好等特点在工业发电中应用广泛。由于发电机、电池等电力系统的尺寸大、重量大,严重降低了动力系统的比功率或者功重比,因此,传统的由热力发动机、发电机、电池和电动机组成的动力系统很难用于航空电力推进。用燃气涡轮发动机驱动高速发电机发电的混合动力系统由于体积和重量的大幅降低,是航空电力推进系统发展的一个重要方向。目前,发电机广泛采用的转子主要结构型式为图1所示的轮齿式结构。高速发电机用于航空电力推进存在以下几个问题:1)体积和重量大,特别是发动机的结构变得更为复杂,增加了设计和制造的难度和成本;2)高速发电机由于发热量大而存在散热困难,需要进行强效换热设计的问题,额外增加了发电机的结构复杂性;3)发电机与发动机转子直联,由于发电机与发动机的特性差异导致发动机控制系统复杂且转速调节的稳定性较差,即发电品质较差。
技术实现思路
针对现有技术所存在的以上技术问题,结合航空燃气涡轮发动机的特点,本专利技术提出了一种具有高速发电功能的轴流压气机及具有该结构的燃气涡轮发动机,其中轴流压气机的转子与发电机转子、以及压气机机匣与发电机定子均形成为一体化结构,有效简化了发动机-发电机系统的结构,减小了发动机-发电机系统的体积和结构重量,降低了设计和制造成本,提高了系统的可靠 ...
【技术保护点】
1.一种具有高速发电功能的轴流压气机结构,包括一体化转子、一体化机匣和压气机静子,所述压气机静子同轴设置在所述一体化转子的下游,所述一体化转子、压气机静子形成一完整的发动机压气机级,其特征在于,所述一体化转子包括轴流转子叶片和叶轮盘,所述轴流转子叶片沿周向均布在所述叶轮盘上,每一所述轴流转子叶片由航空翼型沿展向积叠构型,且每一所述轴流转子叶片均采用铁磁性材料制成,使得所述一体化转子既形成为轴流压气机转子,又形成为发电机转子,既用于压缩空气也用于发电,所述一体化机匣同轴套设在所述一体化转子的外围,且在所述一体化机匣对应所述一体化转子的轴向位置处设置一环形支撑,所述环形支撑上布置有发电机定子线圈,使得所述一体化机匣既形成为压气机机匣,又构成为发电机定子,所述轴流转子叶片与所述一体化机匣之间的通道构成压气机的气流通道,来流通过该气流通道时,一方面被所述一体化转子压缩为高压气体,另一方面可吸收所述一体化转子与一体化机匣发电产生的热量。
【技术特征摘要】
1.一种具有高速发电功能的轴流压气机结构,包括一体化转子、一体化机匣和压气机静子,所述压气机静子同轴设置在所述一体化转子的下游,所述一体化转子、压气机静子形成一完整的发动机压气机级,其特征在于,所述一体化转子包括轴流转子叶片和叶轮盘,所述轴流转子叶片沿周向均布在所述叶轮盘上,每一所述轴流转子叶片由航空翼型沿展向积叠构型,且每一所述轴流转子叶片均采用铁磁性材料制成,使得所述一体化转子既形成为轴流压气机转子,又形成为发电机转子,既用于压缩空气也用于发电,所述一体化机匣同轴套设在所述一体化转子的外围,且在所述一体化机匣对应所述一体化转子的轴向位置处设置一环形支撑,所述环形支撑上布置有发电机定子线圈,使得所述一体化机匣既形成为压气机机匣,又构成为发电机定子,所述轴流转子叶片与所述一体化机匣之间的通道构成压气机的气流通道,来流通过该气流通道时,一方面被所述一体化转子压缩为高压气体,另一方面可吸收所述一体化转子与一体化机匣发电产生的热量。2.根据上述权利要求所述的轴流压气机结构,其特征在于,所...
【专利技术属性】
技术研发人员:阳诚武,韩戈,赵胜丰,张燕峰,卢新根,张英杰,
申请(专利权)人:中国科学院工程热物理研究所,
类型:发明
国别省市:北京,11
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