本實(shí)用新型涉及一種壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種進(jìn)口帶內(nèi)嵌式同軸電機(jī)的高輪轂比壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)，特別適用于需要取電的小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠在維持壓氣機(jī)氣動(dòng)性能和壓氣機(jī)輪盤強(qiáng)度的前提下在轉(zhuǎn)軸上安裝同軸電機(jī)，既能給飛行器提供電力，又保證整個(gè)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性。

背景技術(shù)：

小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)由于其尺寸小、重量輕，適合高空高速飛行，被廣泛地用作中小型無(wú)人機(jī)，特別是靶機(jī)及偵察無(wú)人機(jī)動(dòng)力。目前國(guó)內(nèi)的中小型無(wú)人機(jī)機(jī)載設(shè)備所需電力較低，基本都由飛機(jī)配載的電池提供，但機(jī)載電池體積大、重量大且續(xù)航能力低，嚴(yán)重制約了飛機(jī)的飛行時(shí)間，減小了飛機(jī)的有效載荷。因此，若能利用發(fā)動(dòng)機(jī)自身的軸功發(fā)電，由發(fā)動(dòng)機(jī)向飛機(jī)提供電力，將完全能滿足飛機(jī)所需，且能有效地延長(zhǎng)飛機(jī)續(xù)航能力，摒棄機(jī)載電池從而增大飛機(jī)負(fù)載，這也是現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外無(wú)人機(jī)發(fā)展的大趨勢(shì)。

由于受無(wú)人機(jī)尺寸結(jié)構(gòu)限制，小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)上的安裝空間較小，發(fā)動(dòng)機(jī)外部無(wú)法安裝發(fā)電機(jī)，因此發(fā)電機(jī)必須安置于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部。而渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)為了減小尺寸、提高推重比，本身結(jié)構(gòu)異常緊湊，可謂“寸土寸金”，已沒(méi)有多余的空間容納發(fā)電機(jī)，所以只能優(yōu)化發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)將其直接置于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上。但如此勢(shì)必明顯增長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸，惡化轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性，體現(xiàn)在轉(zhuǎn)子系剛度降低，臨界轉(zhuǎn)速下降，甚至誘使發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)共振，這將對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)結(jié)構(gòu)性破壞，大大損傷發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。因此，亟需尋求一種發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)布局，在不影響轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性的前提下安裝發(fā)同軸電機(jī)，給飛機(jī)有效供電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種設(shè)計(jì)合理、既實(shí)現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上安裝同軸電機(jī)，又能保證滿足發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性要求的壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)布局。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種帶內(nèi)嵌式同軸電機(jī)的壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)，包括壓氣機(jī)輪盤、壓氣機(jī)機(jī)匣和同軸電機(jī)，其特征在于，所述壓氣機(jī)輪盤安裝在驅(qū)動(dòng)軸上，所述壓氣機(jī)輪盤在其內(nèi)圓進(jìn)口的輪轂上設(shè)置一軸向環(huán)槽，所述同軸電機(jī)嵌入在所述軸向環(huán)槽內(nèi)，其中，所述同軸電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)子固定在所述驅(qū)動(dòng)軸上或固定在所述軸向環(huán)槽的側(cè)壁上，所述同軸電機(jī)的電機(jī)靜子安裝在所述壓氣機(jī)機(jī)匣上。

本實(shí)用新型的帶內(nèi)嵌式同軸電機(jī)的壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)中，壓氣機(jī)輪盤采用高輪轂比設(shè)計(jì)，通過(guò)抬高壓氣機(jī)進(jìn)口內(nèi)流道高度，使得壓氣機(jī)輪盤隨之增高，同時(shí)從壓氣機(jī)輪盤內(nèi)圓進(jìn)口的輪轂上沿軸向車出一環(huán)槽，將同軸電機(jī)嵌入該軸向環(huán)槽內(nèi)，將電機(jī)轉(zhuǎn)子固定在驅(qū)動(dòng)軸上或固定在軸向環(huán)槽的側(cè)壁上，電機(jī)靜子安裝在壓氣機(jī)機(jī)匣上，電機(jī)轉(zhuǎn)子隨驅(qū)動(dòng)軸或壓氣機(jī)輪盤旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生交流電供出。

優(yōu)選的，所述同軸電機(jī)為無(wú)刷交流電機(jī)。

優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)軸為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸。

優(yōu)選的，所述壓氣機(jī)進(jìn)口段的內(nèi)流道高度為外流道高度的40％～50％，所述軸向環(huán)槽的深度為壓氣機(jī)輪盤軸向總長(zhǎng)度的30％～40％。

優(yōu)選的，所述同軸電機(jī)的最大外徑小于壓氣機(jī)的進(jìn)口內(nèi)流道，所述同軸電機(jī)的軸向總長(zhǎng)度為壓氣機(jī)總長(zhǎng)的80％～100％。

優(yōu)選的，所述同軸電機(jī)嵌入所述軸向環(huán)槽的軸向長(zhǎng)度為同軸電機(jī)總長(zhǎng)度的40％～60％。

優(yōu)選的，所述同軸電機(jī)及壓氣機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸在電機(jī)段直徑為壓氣機(jī)段直徑的60％～70％。

與小型渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局相比，本實(shí)用新型采用進(jìn)口內(nèi)嵌同軸電機(jī)的高輪轂比壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)布局之后，有效地將高速交流電機(jī)植入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，利用發(fā)動(dòng)機(jī)自身的轉(zhuǎn)動(dòng)能量，同軸電機(jī)能夠穩(wěn)定地發(fā)出交流電，極大地滿足了飛機(jī)的電力需求，從而摒棄了沉重的機(jī)載電源，顯著增加了飛機(jī)的有效載荷并提高了飛機(jī)的續(xù)航時(shí)間。同時(shí)壓氣機(jī)提高高輪轂比，將同軸電機(jī)內(nèi)嵌的設(shè)計(jì)，有效減輕了壓氣機(jī)重量且轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度增加較少，完全滿足發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)要求。某型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)采用此種結(jié)構(gòu)布局，地面試車以及空中試飛效果良好，對(duì)我國(guó)航空事業(yè)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的內(nèi)嵌同軸電機(jī)的高輪轂比壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)布局示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，以下所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不因此而限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

需要說(shuō)明的是，附圖中未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式。此外，以下實(shí)施例中提到的方向用語(yǔ)，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“頂”、“底”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語(yǔ)是用來(lái)說(shuō)明并非用來(lái)限制本實(shí)用新型。

如圖1所示，本實(shí)用新型的帶內(nèi)嵌式同軸電機(jī)的壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)，包括壓氣機(jī)輪盤3、壓氣機(jī)機(jī)匣1和同軸電機(jī)2，壓氣機(jī)輪盤3安裝在驅(qū)動(dòng)軸4上，壓氣機(jī)輪盤3在其內(nèi)圓進(jìn)口的輪轂上設(shè)置一軸向環(huán)槽，同軸電機(jī)2嵌入在軸向環(huán)槽內(nèi)，同軸電機(jī)2的電機(jī)轉(zhuǎn)子固定在驅(qū)動(dòng)軸4上或固定在軸向環(huán)槽的側(cè)壁上，同軸電機(jī)2的電機(jī)靜子安裝在壓氣機(jī)機(jī)匣1上。其中驅(qū)動(dòng)軸4為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸，由軸承5進(jìn)行支撐。

本實(shí)用新型的壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)可用于小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)上，通過(guò)抬高壓氣機(jī)的進(jìn)口內(nèi)流道，保證內(nèi)流道高度為外流道高度的40％～50％，由此使得壓氣機(jī)輪盤3高度增加。同時(shí)在壓氣機(jī)輪盤3前緣沿軸向車出環(huán)槽，環(huán)槽深度為壓氣機(jī)輪盤3軸向總長(zhǎng)度的30％～40％，在保證壓氣機(jī)輪盤3強(qiáng)度要求的前提下為實(shí)現(xiàn)內(nèi)嵌同軸電機(jī)2提供了空間。同軸電機(jī)2采用高速交流無(wú)刷設(shè)計(jì)，其最大外徑小于壓氣機(jī)進(jìn)口內(nèi)流道，軸向總長(zhǎng)度為壓氣機(jī)3總長(zhǎng)的80％～100％，其中嵌入壓氣機(jī)輪盤環(huán)槽的軸向長(zhǎng)度為電機(jī)總長(zhǎng)度的40％～60％。同軸電機(jī)2的靜子部分依靠壓氣機(jī)機(jī)匣1定位，轉(zhuǎn)子部分則安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸4上并固定。同時(shí)設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸4為臺(tái)階軸，要求其在同軸電機(jī)2處直徑為壓氣機(jī)3處直徑的60％～70％，以此保證同軸電機(jī)具有足夠大的體積，工作時(shí)產(chǎn)生足夠大的功率。

本實(shí)用新型采用的這種結(jié)構(gòu)布局，使得高速同軸電機(jī)2能夠順利地嵌入高輪轂比壓氣機(jī)輪盤3，有效地利用了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的軸向和徑向空間。同時(shí)，緊湊的結(jié)構(gòu)布局，使得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的軸向長(zhǎng)度大為縮短，轉(zhuǎn)子重量有所降低，完全滿足了發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性。工作時(shí)，同軸電機(jī)2隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸4一起旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電功率輸出，有效滿足了飛機(jī)的用電需求。

綜上所述，本實(shí)用新型采用帶內(nèi)嵌式同軸電機(jī)的高輪轂比壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)布局，可直接用于小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠在不增加發(fā)動(dòng)機(jī)外形尺寸的前提下實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)取電，摒棄飛機(jī)機(jī)載電源，增加飛機(jī)有效載荷幷延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間。

此外，需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本實(shí)用新型專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡(jiǎn)單變化，均包括于本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。