用于空间热电转换的耐高温涡轮发电机转子及其装配方法组成比例

本发明专利技术公开了用于空间热电转换的耐高温涡轮发电机转子及其装配方法，属于空间核电源技术领域。该转子采用气浮轴承支承，工作时由高温高压的氦‑氙混合气或纯质氩气工质气体吹动转子一端的涡轮，带动转子中段的永磁体同步旋转发电，同时驱动转子另一端的压气机叶轮为热力循环系统的工质气体升压。该转子结构紧凑，采用高性能的隔热段设计，可在超高温度梯度下工作的同时，有效保护中段永磁体免于退磁失效。经过反复迭代设计，综合考虑了转子的轴承支承限制、热固耦合效应、热防护要求、高速旋转工况、加工工艺要求，具有重量轻、强度高、耐高温、抗热震、动力学特性优良、高可靠性等特点，适用于高功率密度的闭式热力发电系统。

【技术实现步骤摘要】
用于空间热电转换的耐高温涡轮发电机转子及其装配方法
本专利技术涉及用于空间热电转换的涡轮发电机转子及其装配方法，应用各类闭式布雷顿循环发电装置，包括空间飞行器动力、水下潜航器动力、非内燃式的热功转换发动机等，属于空间核电源
技术背景随着航天器应用电推进平台和深空探测任务的需求，我国已开展多种电推进技术研究，并取得了长足的进步，但鉴于我国空间核电源技术仍处于研制阶段，已有空间发电技术较受日照时间、功率水平等因素限制，难以满足深空探测的电源需求。闭式布雷顿循环热电转换技术拟采用核反应堆为热源，适用于长航时、无日照环境，其动力模块的核心部件涡轮发电机转子的设计成为发展空间布雷顿热电转换系统所急需的重要技术。更先进的闭式布雷顿循环热功转换装置的关键性能指标为：更高的工作转速、更小的转子尺寸及更低重量等。涡轮的工作温度极高，而目前永磁体材料在600K以上温度时会有退磁现象。传统的发电用微型燃气轮机所布置的转子为分体式结构，由单独的涡轮压气机转子和发电机转子串连而成，此种结构虽将发电机永磁体作为独立转子置于常温环境中，但由此也导致轴系结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于空间热电转换的涡轮发电机转子，其特征在于为一体化单根转子结构，包括涡轮(1)、陶瓷隔热段(2)、高温侧连接段(3)、永磁体(4)、低温侧连接段(5)、止推盘(6)、压气机叶轮(7)；涡轮(1)、陶瓷隔热段(2)、高温侧连接段(3)、永磁体(4)、低温侧连接段(5)、止推盘(6)、压气机叶轮(7)依次沿轴向串联连接，其中，陶瓷隔热段(2)用于减小涡轮(1)向高温侧连接段(3)和永磁体(4)之间的热流传导。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于空间热电转换的涡轮发电机转子，其特征在于为一体化单根转子结构，包括涡轮(1)、陶瓷隔热段(2)、高温侧连接段(3)、永磁体(4)、低温侧连接段(5)、止推盘(6)、压气机叶轮(7)；涡轮(1)、陶瓷隔热段(2)、高温侧连接段(3)、永磁体(4)、低温侧连接段(5)、止推盘(6)、压气机叶轮(7)依次沿轴向串联连接，其中，陶瓷隔热段(2)用于减小涡轮(1)向高温侧连接段(3)和永磁体(4)之间的热流传导。


2.根据权利要求1所述的一种用于空间热电转换的涡轮发电机转子，其特征在于所述陶瓷隔热段(2)径向表面布置有迷宫密封齿，用于与机壳之间形成密封流道。


3.根据权利要求1所述的一种用于空间热电转换的涡轮发电机转子，其特征在于所述陶瓷隔热段(2)采用ZrO2陶瓷或Al2O3陶瓷制造而成。


4.根据权利要求1所述的一种用于空间热电转换的涡轮发电机转子，其特征在于所述陶瓷隔热段与涡轮(1)之间采用均布在某一直径分度圆上的螺栓连接；陶瓷隔热段与高温侧连接段(3)之间采用均布在另一直径分度圆上的螺栓连接，且螺栓的朝向与陶瓷隔热段与涡轮(1)之间的螺栓朝向相反。


5.根据权利要求1所述的一种用于空间热电转换的涡轮发电机转子，其特征在于所述高温侧连接段(3)、低温侧连接段(5)的周向布置为径向气浮轴承的支点，使耐高温涡轮发电机转...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘镇星，刘锦涛，周成，李永，王戈，丛云天，丁凤林，魏延明，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11