本發(fā)明設(shè)有空氣壓縮機技術(shù)，涉及一種高空低氣壓高速外轉(zhuǎn)子壓縮機，特別是工作在高空低氣壓狀態(tài)下的高速外轉(zhuǎn)子壓縮機。

背景技術(shù)：

壓縮機主要由電機、葉片和殼體構(gòu)成，能夠?qū)⑤斎氲臋C械能轉(zhuǎn)換為氣體的動能，通過設(shè)計特定的結(jié)構(gòu)為壓縮機輸出的高速高壓氣體提供通路。通用的壓縮機電機為內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，并將電機固定在殼體內(nèi)部，通過在電機轉(zhuǎn)軸上安裝葉片使氣體定向流動，實現(xiàn)氣體的壓縮和傳送。

高空狀態(tài)下的空氣稀薄，大氣密度和大氣壓力均會減小，在22km高空，大氣密度約為地面的11.6％，大氣壓力約為地面的8.7％。為了保證壓縮機特性的高效率控制，壓縮機結(jié)構(gòu)設(shè)計和控制方法均需發(fā)生變化。高空條件下可以提高壓縮機的轉(zhuǎn)速來保證壓縮機流量，這對壓縮機的結(jié)構(gòu)強度有更高的要求，稀薄的空氣導(dǎo)致壓縮機自身散熱困難，提高壓縮機效率可減少發(fā)熱。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種高空低氣壓高速外轉(zhuǎn)子壓縮機，該壓縮機結(jié)構(gòu)考慮了不同高度下對壓縮機排出或吸收氣體的需求，設(shè)計了特殊結(jié)構(gòu)的壓縮機裝置，提高了壓縮機的風(fēng)壓和流量，滿足了飛行裝置的功能需求。

技術(shù)方案

一種高空低氣壓高速外轉(zhuǎn)子壓縮機，其特征在于包括集流器2、轉(zhuǎn)子4、定子1和葉片3；定子1在轉(zhuǎn)子4內(nèi)形成外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，并同軸設(shè)在喇叭型結(jié)構(gòu)的集流器2內(nèi)；轉(zhuǎn)子上安裝葉片，當(dāng)轉(zhuǎn)子帶動葉片旋轉(zhuǎn)時，使得氣體由喇叭口進入氣流通道。

所述轉(zhuǎn)子上安裝葉片為多級結(jié)構(gòu)。

在喇叭型結(jié)構(gòu)的集流器2的氣流通道出口端設(shè)有閥門5。

有益效果

本發(fā)明提出的一種高空低氣壓高速外轉(zhuǎn)子壓縮機，壓縮機的電機采用外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可充分利用空間。壓縮機集流器采用喇叭型結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)周圍空氣的快速流動，增大壓縮機單位時間的空氣流量。本發(fā)明的壓縮機工作在高空低氣壓狀態(tài)下，提高了風(fēng)壓和流量，實現(xiàn)了氣體的高效率換流，充分利用了空間。能滿足0km～22km的高度變化需求，葉片外側(cè)線速度可達0.8馬赫數(shù)。

附圖說明

圖1：壓縮機裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2：實施例壓縮機系統(tǒng)控制框圖

圖3：壓縮機電機剖面圖；

圖4：壓縮機葉片結(jié)構(gòu)圖；

圖5：壓縮機兩級結(jié)構(gòu)的葉片形狀圖；

圖中：1-定子，2-集流器，3-葉片，4-轉(zhuǎn)子，5-閥門，6-第一永磁體n級，7-第一永磁體s級，8-第二永磁體n級，9-第二永磁體s級，10-軸，11-槽。

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述：

壓縮機裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，壓縮機電機采用外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上安裝葉片。氣體的集流器采用喇叭型結(jié)構(gòu)。子1在轉(zhuǎn)子4內(nèi)形成外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，并同軸設(shè)在喇叭型結(jié)構(gòu)的集流器2內(nèi)；轉(zhuǎn)子上安裝葉片，葉片尺寸從集流器端口逐漸變小。當(dāng)定子上加載工作電流時，外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動葉片旋轉(zhuǎn)，使得外部氣體通過集流器進入壓縮機，壓縮機外轉(zhuǎn)子帶動葉片旋轉(zhuǎn)，將氣體送入氣流通道，氣流通道上安裝閥門，實現(xiàn)對氣流流量的實時調(diào)節(jié)。

壓縮機裝置在使用時的壓縮機系統(tǒng)控制框圖如圖2所示，壓縮機系統(tǒng)控制框圖主要由壓縮機、容器、閥門、壓力傳感器和控制器五個部分組成。容器中填充氣體，壓縮機實現(xiàn)容器內(nèi)外氣體的交換，閥門對氣流進行通斷和流量控制，壓力傳感器采集容器內(nèi)部壓力，并將壓力值傳給控制器，控制器實現(xiàn)對壓縮機轉(zhuǎn)速和閥門的控制。

壓縮機電機剖面如圖3所示，定子上開有24個槽(開槽個數(shù)由電機實際需求而定)，槽形結(jié)構(gòu)為梨形槽(也可采用其它形狀)。定子槽上繞有三相繞組，繞組另一端接三相逆變器的輸出。轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)貼有永磁體磁鋼，磁性材料采用釤鈷永磁材料，電機采用2對極結(jié)構(gòu)(具體極對數(shù)由電機實際需求而改變)。

壓縮機葉片結(jié)構(gòu)如圖4，壓縮機工作在高空22km狀態(tài)，大氣密度約為地面的11.6％，雷諾數(shù)比較大，壓縮機葉片采用plrms10翼型，在高雷諾數(shù)下也具有高的升阻比。翼形結(jié)構(gòu)如圖4所示，葉片采用分級結(jié)構(gòu)，各級葉片繞外轉(zhuǎn)子分布一周，葉片大小從空氣的入口側(cè)按比例依次遞減，可充分利用集流器空間。

圖5為壓縮機兩級結(jié)構(gòu)的葉片形狀圖，箭頭所指方向為空氣流通方向，空氣從集流器流入，在壓縮機葉片中流動。

壓縮機的整體工作流程為：控制器根據(jù)電機轉(zhuǎn)子的實際位置，相繼導(dǎo)通電機定子槽中的繞組，在定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙中產(chǎn)生磁場，帶動外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，外轉(zhuǎn)子上安裝多級葉片，葉片隨外轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。大氣通過集流器收集，流經(jīng)多級壓縮機葉片，再經(jīng)過閥門后進入容器，滿足壓縮機對氣體流量的控制需求。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種高空低氣壓高速外轉(zhuǎn)子壓縮機，壓縮機的電機采用外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可充分利用空間。壓縮機集流器采用喇叭型結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)周圍空氣的快速流動，增大壓縮機單位時間的空氣流量。本發(fā)明的壓縮機工作在高空低氣壓狀態(tài)下，提高了風(fēng)壓和流量，實現(xiàn)了氣體的高效率換流，充分利用了空間。能滿足0km～22km的高度變化需求，葉片外側(cè)線速度可達0.8馬赫數(shù)。

技術(shù)研發(fā)人員：竇滿峰;趙冬冬;譚博;華志廣;顏黎明;顧卓斌
受保護的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.22
技術(shù)公布日：2017.08.25