一种涡轮发动机的内嵌式电机冷却结构的制作方法

专利2022-05-09  40


本实用新型属于蜗轮发动机领域,具体涉及一种涡轮发动机的内嵌式电机冷却结构。



背景技术:

一般发动机设计中,受发动机原理所限,叶片叶根直径远大于转轴直径,导致各个压气机轮盘之间均为空腔结构,内部大量空间得不到充分利用。

一般的电机设计中,其功率与体积、质量成正比,且体积越大,其设计转速越低。目前安装于涡轮发动机上的电机,均通过多组齿轮组及离合器从发动机的主轴中提取功率,根据启动、发电模式的不同,通过离合器切换不同的齿轮组以实现不同的转速比,从而适应不同工作模式下的要求,但两种模式下的转速均大大低于发动机主轴的转速。较低的工作转速使得电机体积较大,发动机内部无法容纳,必须安装于发动机外部。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于克服上述不足,提供一种涡轮发动机的内嵌式电机冷却结构,实现电机与发动机同转速运转,提高发电机的功率密度,减小电机所需体积。

为了达到上述目的,本实用新型包括离心压气机转子,离心压气机转子,前部设置有电机转子磁钢,电机转子磁钢外包裹有电机线圈绕组,电机转子磁钢前部设置有轴流压气机转子,轴流压气机转子外设置有轴流压气机机匣,轴流压气机转子、电机转子磁钢和离心压气机转子的转速相同,轴流压气机机匣上设置有若干压气机机匣支板,压气机机匣支板上开设有冷却通道。

电机线圈绕组的引线从轴流压气机机匣支板处引出。

冷却通道内的冷却介质为燃油。

冷却通道在电机线圈绕组处循环后引出,通往发动机燃烧室。

电机线圈绕组作为发动机静子。

轴流压气机转子、电机转子磁钢和离心压气机转子共同组成发动机转子。

发动机转子为一体式结构。

与现有技术相比,本实用新型利用发动机原有的内部空间,将启动/发电机嵌入至发动机的内部,其转子磁钢直接安装于发动机的主轴上,实现电机与发动机同转速运转,从而提高发电机的功率密度,减小电机所需体积。本实用新型借助发动机工作时产生的高速气流对电机外壳进行冷却,同时通过冷却通道对定子线圈进行充分的液冷换热,从而使本实用新型具有空气冷却和燃油冷却两种工作方式。

进一步的,本实用新型的发动机燃油为液体,具有比热大,流动性好的特点,可以大大提高电机的冷却效率。

进一步的,本实用新型的发动机燃油经过在冷却通道内换热温升,对后续进入发动机组织燃烧更加有利。

进一步的,本实用新型发动机转子为一体式结构,充分利用发动机内部空间,结构紧凑,对发动机的外部尺寸无显著影响。

附图说明

图1是本实用新型的剖视图;

其中:1-轴流压气机转子,2-电机线圈绕组,3-电机转子磁钢,4-轴流压气机机匣,5-压气机机匣支板,6-冷却通道,7-离心压气机转子。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

参见图1,本实用新型包括离心压气机转子7,离心压气机转子7,前部设置有电机转子磁钢3,电机转子磁钢3外包裹有电机线圈绕组2,电机转子磁钢3前部设置有轴流压气机转子1,轴流压气机转子1外设置有轴流压气机机匣4,轴流压气机转子1、电机转子磁钢3和离心压气机转子7的转速相同,轴流压气机机匣4上设置有若干压气机机匣支板5,压气机机匣支板5上开设有冷却通道6。冷却通道6内的冷却介质为燃油。冷却通道6在电机线圈绕组2处循环后引出,通往发动机燃烧室。电机线圈绕组2的引线从轴流压气机机匣支板5处引出。电机线圈绕组2作为发动机静子。轴流压气机转子1、电机转子磁钢3和离心压气机转子7共同组成发动机转子。发动机转子为一体式结构。

安装时,将电机线圈绕组2安装于轴流压气机机匣4内部,构成发动机静子;电机线圈绕组的引线从轴流压气机机匣支板5处引出,根据实际设计需要,压气机机匣支板5数量并不固定。

电机转子磁钢3安装于离心压气机转子7前部,上述所述的发动机静子从前部套入电机转子磁钢中,完成电机装配。

轴流压气机转子1从电机转子磁钢3的前部装入,构成发动机转子。

本实用新型的工作过程如下所示:

发动机工作时,轴流压气机转子1、电机转子磁钢3、离心压气机转子7所构成的发动机转子以同速旋转;

轴流压气机转子1产生高速气流,对电机线圈绕组2的外壁进行对流冷却;

发动机燃油从压气机机匣支板5处通入,采取冷却通道6的流通方式在电机线圈绕组2处循环后引出,通往发动机燃烧室参与燃烧。


技术特征:

1.一种涡轮发动机的内嵌式电机冷却结构,其特征在于,包括离心压气机转子(7),离心压气机转子(7),前部设置有电机转子磁钢(3),电机转子磁钢(3)外包裹有电机线圈绕组(2),电机转子磁钢(3)前部设置有轴流压气机转子(1),轴流压气机转子(1)外设置有轴流压气机机匣(4),轴流压气机转子(1)、电机转子磁钢(3)和离心压气机转子(7)的转速相同,轴流压气机机匣(4)上设置有若干压气机机匣支板(5),压气机机匣支板(5)上开设有冷却通道(6)。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮发动机的内嵌式电机冷却结构,其特征在于,电机线圈绕组(2)的引线从轴流压气机机匣支板(5)处引出。

3.根据权利要求1所述的一种涡轮发动机的内嵌式电机冷却结构,其特征在于,冷却通道(6)内的冷却介质为燃油。

4.根据权利要求3所述的一种涡轮发动机的内嵌式电机冷却结构,其特征在于,冷却通道(6)在电机线圈绕组(2)处循环后引出,通往发动机燃烧室。

5.根据权利要求1所述的一种涡轮发动机的内嵌式电机冷却结构,其特征在于,电机线圈绕组(2)作为发动机静子。

6.根据权利要求1所述的一种涡轮发动机的内嵌式电机冷却结构,其特征在于,轴流压气机转子(1)、电机转子磁钢(3)和离心压气机转子(7)共同组成发动机转子。

7.根据权利要求6所述的一种涡轮发动机的内嵌式电机冷却结构,其特征在于,发动机转子为一体式结构。

技术总结
本实用新型公开了一种涡轮发动机的内嵌式电机冷却结构,包括离心压气机转子,离心压气机转子前部设置有电机转子磁钢,电机转子磁钢外包裹有电机线圈绕组,电机转子磁钢前部设置有轴流压气机转子,轴流压气机转子外设置有轴流压气机机匣,轴流压气机转子、电机转子磁钢和离心压气机转子的转速相同,轴流压气机机匣上设置有若干压气机机匣支板,压气机机匣支板上开设有冷却通道。本实用新型借助发动机工作时产生的高速气流对电机外壳进行冷却,同时通过冷却通道对定子线圈进行充分的液冷换热,从而使本实用新型具有空气冷却和燃油冷却两种工作方式。

技术研发人员:宋志平;陈喆;王健;刘林涛;李资晨;姚远
受保护的技术使用者:西安交通大学
技术研发日:2020.12.23
技术公布日:2021.08.03

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