一种分布式机载兆瓦级高压直流发电机的结构制造技术

本专利属于航空领域，涉及一种分布式机载兆瓦级高压直流发电机的结构，解决附件机匣上安装大功率发电机的问题。结构包括：三级式交流发电机和外置组件；三级式交流发电机设置在附件机匣上，外置组件安装在附件机匣以外的机体内。本发明专利技术适用于机载兆瓦级发电机。本发明专利技术适用于机载兆瓦级发电机。本发明专利技术适用于机载兆瓦级发电机。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式机载兆瓦级高压直流发电机的结构


[0001]本专利属于航空领域，涉及一种分布式机载兆瓦级高压直流发电机的结构。

技术介绍

[0002]随着机载系统多电技术发展，机载二次能源中采用电能替代液压、气冷系统，机载系统的用电需求由几十千瓦增加到上百千瓦,供电的电压由115V交流提升到270V直流。而电力推进技术的研究，则希望将飞机推进系统的动力由发动机改为发电机，进一步将用电需求增大到兆瓦级，为了满足机载设备用电需求的大幅度增加，机载发电机的输功率还需要大幅度增加，体积重量也随之增大，发电机也需要提供更高的电压。
[0003]机载发电机是由发动机驱动的，采用悬臂梁方式安装在发动机附件机匣上，通过发电机的法兰盘与附件机匣的法兰盘对接，由附件机匣的传动轴驱动。因为附件机匣上安装发电机的空间有限且，机载设备对重量要严格控制，所以大功率发电机的体积和重量不能因为功率的增加而成比例放大，必须要严格控制。
[0004]发电机通过电磁场将发动机提供的机械能转换成电能，高压直流发电机的效率一般在80％左右，意味着有20％的机械能在转换过程中变成了热，当发电机的功率越来越大，需要散热的功率也会越来越多。因为油冷系统的散热能力远远强于风冷系统，并且油冷方式还可解决风冷发电机在高空空气稀薄情况下的散热困难问题，油冷发电机的体积要远远小于风冷发电机，所以大功率发电机通常采用油冷方式。发电机油冷系统的油泵，集成在发电机内部，与发电机的转子同步转动，使发电机内部的冷却油流动，从而冷却发电机。当发电机功率增大，需要散热的功率随之增大，所以油泵也会增大。
[0005]采用多电技术和电推进技术的飞行器，需要大功率发电机向用电设备提供高压直流电，用于控制电动机的转速，而发电机输出的都是交流电，所以发电机需要配备整流装置，整流装置也需要冷却油的冷却，所以大功率发电机通常会集成整流装置，并且用发电机的油冷系统一起冷却。
[0006]按照现在大功率发电机的设计思路，除了发电机自身的定子、转子，还需要集成冷却油泵和整流器，随着发电机功率的增大，发电机的体积越来越大，而附件机匣上的安装空间有限；发电机的重量增加，采用悬臂梁的安装方式，悬挂力矩也会大幅度增加。最终附件机匣的尺寸和安装方式限制了发电机的尺寸和重量，更大功率的发电机很难安装使用。传统发电机的功能框图见图1。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的：提供一种分布式机载兆瓦级高压直流发电机的结构，解决附件机匣上安装大功率发电机的问题。
[0008]本专利技术的技术方案：
[0009]一种分布式机载兆瓦级高压直流发电机的结构，包括：三级式交流发电机和外置组件；
[0010]三级式交流发电机设置在附件机匣上，外置组件安装在附件机匣以外的机体内，
[0011]所述三级式交流发电机包括：传动轴冷却泵4冷却泵和依次安装在传动轴冷却泵4冷却泵上的永磁机冷却泵1冷却泵、励磁机冷却泵2冷却泵、主发电机冷却泵3冷却泵；所述传动轴冷却泵4冷却泵驱动永磁机冷却泵1冷却泵、励磁机冷却泵2冷却泵和主发电机冷却泵3冷却泵；
[0012]所述外置组件包括：整流器冷却泵5冷却泵、冷却泵冷却泵6冷却泵、电动机冷却泵7冷却泵；
[0013]整流器冷却泵5冷却泵接收主发电机冷却泵3冷却泵的交流电，整流为直流电向用电设备供电；电动机冷却泵7冷却泵接收来自永磁机冷却泵1冷却泵的变频交流电，带动冷却泵冷却泵6冷却泵转动；冷却泵冷却泵6冷却泵通过冷却管路冷却向永磁机冷却泵1冷却泵、励磁机冷却泵2冷却泵、主发电机冷却泵3冷却泵和整流器冷却泵4冷却泵提供循环冷却滑油，对这些部件冷却降温。
[0014]外置组件集成在发电机整流及冷却组件中。
[0015]永磁机冷却泵1冷却泵驱动的电动机冷却泵7冷却泵及冷却泵冷却泵6冷却泵转速的变化与传动轴冷却泵4冷却泵的转速变化同步。
[0016]电动机冷却泵7冷却泵采用永磁机。
[0017]主发电机冷却泵3冷却泵为兆瓦级发电机。
[0018]主发电机冷却泵3冷却泵采用多绕组技术。
[0019]主发电机冷却泵3冷却泵的电压为500伏。
[0020]冷却泵冷却泵6冷却泵的冷却介质为滑油或者液氮。
[0021]本专利技术的有益效果：发电机功率增大后，其体积、重量的增大是不可避免的。集成了太多功能的发电机，如果尺寸、重量超过附件机匣的承受能力，则大功率发电机无法安装，结果导致机载大功率用电设备无法应用，影响飞行器的技术发展。本专利技术的思路是采用分解发电机功能，精简发电机功能，外置发电机整流器和冷却油泵，从而缩小安装在附件机匣上的发电机尺寸、降低重量，解决附件机匣上安装大功率发电机的问题。
附图说明
[0022]图1为传统三级式直流发电机的功能框图。
[0023]图2为分布式三级式发电机系统的功能框图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]在传统三级式直流发电机中，包含永磁机冷却泵1冷却泵、励磁机冷却泵2冷却泵、主发电机冷却泵3冷却泵、传动轴冷却泵4冷却泵、整流器冷却泵5冷却泵和冷却泵冷却泵6冷却泵。传动轴冷却泵4冷却泵驱动永磁机冷却泵1冷却泵、励磁机冷却泵2冷却泵、主发电机冷却泵3冷却泵和冷却泵冷却泵6冷却泵，永磁机冷却泵1冷却泵、励磁机冷却泵2冷却泵
和主发电机冷却泵3冷却泵将机械能转换为交流电；整流器冷却泵5冷却泵将交流电整流成直流电向用电设备供电；冷却泵冷却泵6冷却泵向永磁机冷却泵1冷却泵、励磁机冷却泵2冷却泵、主发电机冷却泵3冷却泵和整流器冷却泵4冷却泵提供循环冷却滑油，对这些部件冷却降温。
[0026]在传统布局基础上精简发电机功能、缩小发电机尺寸、降低发电机重量，可解决附件机匣上安装大功率发电机的问题，同时需要外置整流器和冷却油泵，具体解决方案如下。
[0027]a)精简发电机功能
[0028]发电机保留定子、转子部件，不再集成整流器、冷却泵，只保留将机械能转换成电能的部件，保留必要的油冷散热系统，减小发电机内部冷却油的油箱，可减少发电机的尺寸和重量。
[0029]b)外置整流器和冷却泵
[0030]将发电机整流器和冷却泵外置，不再集成到发电机中，这些部件与发电机将机械能转换成电能的功能没有直接关系，可以从发电机中剥离出来，不安装在附件机匣上。
[0031]c)冷却泵由发电机内部的永磁机驱动
[0032]原来发电机内部冷却泵与发电机的转子同步转动，是机械泵，外置冷却泵后采用电动机驱动。为了与发电机同步转动，改电动机用发电机内部的永磁机提供电力，永磁机输出交流电频率的变化与发电机转速的变化是同步的，所以永磁机冷却泵1冷却泵驱动的电动机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式机载兆瓦级高压直流发电机的结构，其特征在于，包括：三级式交流发电机和外置组件；三级式交流发电机设置在附件机匣上，外置组件安装在附件机匣以外的机体内，所述三级式交流发电机包括：传动轴(4)和依次安装在传动轴(4)上的永磁机(1)、励磁机(2)、主发电机(3)；所述传动轴(4)驱动永磁机(1)、励磁机(2)和主发电机(3)；所述外置组件包括：整流器(5)、冷却泵(6)、电动机(7)；整流器(5)接收主发电机(3)的交流电，整流为直流电向用电设备供电；电动机(7)接收来自永磁机(1)的变频交流电，带动冷却泵(6)转动；冷却泵(6)通过冷却管路冷却向永磁机(1)、励磁机(2)、主发电机(3)和整流器(4)提供循环冷却滑油，对这些部件冷却降温。2.如权利要求1所述的一种分布式机载兆瓦级高压直流发电机的结构，其特征在于，外置组...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴刚，沈政斌，徐洁，陈春光，蔺向阳，龙昊天，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：