專利名稱：用于小型渦輪發(fā)動機的電起動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空航天機械設(shè)計及制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于小型渦輪發(fā)動機的電起動裝置。
背景技術(shù)：
隨著航空航天技術(shù)的不斷進步，小型渦輪發(fā)動機也隨著有了長足的發(fā)展。如圖1 所示，為現(xiàn)有小型渦輪發(fā)動機的負載特性曲線示意圖。其中，Ttl是發(fā)動機軸承等摩擦轉(zhuǎn)矩， 一般將其認為是常值；τζ是壓縮機和未工作渦輪的阻轉(zhuǎn)矩，它與轉(zhuǎn)速η的平方成正比。從圖 1中可以看出，小型渦輪發(fā)動機的起動特點是點火轉(zhuǎn)速較高，Tz與轉(zhuǎn)速的平方成正比。因此， 這就要求在小型渦輪發(fā)動機的電起動過程中，發(fā)動機高轉(zhuǎn)速點火時電起動裝置需要提供更大的扭矩。目前小型渦輪發(fā)動機采用的風車方式的點火起動無法滿足小型渦輪發(fā)動機高轉(zhuǎn)速點火時的大扭矩需求，因此需要進一步對其進行改進。此外，由于電起動裝置需要放置在發(fā)動機的內(nèi)部，并且發(fā)動機內(nèi)部的溫度較高，一般的電機在該高溫情況下可靠性非常差，往往無法正常工作，因此還需要解決電起動裝置耐高溫的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別提出解決小型渦輪發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速起動時需要大扭矩，及高溫環(huán)境下電起動裝置可靠性差的缺陷。本發(fā)明實施例提出了一種用于小型渦輪發(fā)動機的電起動裝置，包括開關(guān)磁阻電機，所述開關(guān)磁阻電機安裝在所述小型渦輪發(fā)動機的中介機匣之中，且所述開關(guān)磁阻電機的主軸與所述小型渦輪發(fā)動機的主軸相連；定子冷卻油路，所述定子冷卻油路設(shè)置在所述小型渦輪發(fā)動機的中介機匣之中，且所述定子冷卻油路與所述開關(guān)磁阻電機的定子相接觸以對所述開關(guān)磁阻電機的定子進行冷卻；第一噴油桿和第二噴油桿，所述第一噴油桿和第二噴油桿分別與所述定子冷卻油路相連，且所述第一噴油桿和第二噴油桿分別設(shè)置在所述開關(guān)磁阻電機的前后兩端，用于對所述開關(guān)磁阻電機的主軸進行潤滑和冷卻；存儲器，所述存儲器存儲有與所述小型渦輪發(fā)動機類型相匹配的轉(zhuǎn)速比數(shù)據(jù)，所述轉(zhuǎn)速比數(shù)據(jù)為在滿足小型渦輪發(fā)動機出力和效率要求下所述開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)速與所述小型渦輪發(fā)動機的轉(zhuǎn)速之比；和控制器，所述控制器分別與所述開關(guān)磁阻電機和所述存儲器相連，所述控制器根據(jù)所述小型渦輪發(fā)動機點火時的轉(zhuǎn)速查詢所述轉(zhuǎn)速比數(shù)據(jù)以確定所述開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)速，并對所述開關(guān)磁阻電機進行轉(zhuǎn)速控制以在點火時提供滿足要求的扭矩。在本發(fā)明的一個實施例中，所述開關(guān)磁阻電機包括12個定子和8個轉(zhuǎn)子。在本發(fā)明的一個實施例中，所述開關(guān)磁阻電機的集中繞組設(shè)置在所述定子之上， 且所述轉(zhuǎn)子上不設(shè)置繞組。在本發(fā)明的一個實施例中，所述集中繞組作為勵磁繞組和電樞繞組。在本發(fā)明的一個實施例中，所述控制器為DSP芯片。
本發(fā)明實施例的電起動裝置具有以下優(yōu)點1、開關(guān)磁阻電機在小型渦輪發(fā)動機起動時能夠提供較大的扭矩，使得小型渦輪發(fā)動機起動性能良好，起動轉(zhuǎn)矩大。2、電起動裝置結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，可在高溫高轉(zhuǎn)速環(huán)境下穩(wěn)定運行。3、控制方式簡單，進一步提高了可靠性。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1為現(xiàn)有小型渦輪發(fā)動機的負載特性曲線示意圖；圖2為本發(fā)明實施例的用于小型渦輪發(fā)動機的電起動裝置結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明實施例的定子冷卻油路對開關(guān)磁阻電機進行冷卻的示意圖；圖4為本發(fā)明實施例的開關(guān)磁阻電機截面示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。如圖2所示，為本發(fā)明實施例的用于小型渦輪發(fā)動機的電起動裝置結(jié)構(gòu)圖。該電起動裝置包括開關(guān)磁阻電機100、定子冷卻油路200、噴油桿300、存儲器和控制器(圖中未示出)。其中，開關(guān)磁阻電機100安裝在小型渦輪發(fā)動機的中介機匣400之中，且開關(guān)磁阻電機100的主軸與小型渦輪發(fā)動機的主軸相連。具體地，開關(guān)磁阻電機100的主軸可通過齒輪螺母嚙合的方式與小型渦輪發(fā)動機的主軸相連。當然本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解，對于開關(guān)磁阻電機100的主軸與小型渦輪發(fā)動機的主軸的連接方式可具有多種，這些均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。在該實施例中，如圖3所示，為本發(fā)明實施例的定子冷卻油路對開關(guān)磁阻電機進行冷卻的示意圖。在該實施例中采用油冷方式對開關(guān)磁阻電機100進行冷卻， 定子冷卻油路200設(shè)置在小型渦輪發(fā)動機的中介機匣400之中，且定子冷卻油路200與開關(guān)磁阻電機100的定子相接觸以對開關(guān)磁阻電機100的定子進行冷卻。這樣使得繞組的熱量通過定子鐵芯傳熱，接著被與開關(guān)磁阻電機100的定子接觸的定子冷卻油路200帶走，從而達到冷卻開關(guān)磁阻電機100的目的，以提高工作的可靠性。在本發(fā)明的實施例中，噴油桿300包括兩個噴油桿，即第一噴油桿和第二噴油桿。 其中，第一噴油桿和第二噴油桿分別與定子冷卻油路200相連，且第一噴油桿和第二噴油桿分別設(shè)置在開關(guān)磁阻電機100的前后兩端，用于對開關(guān)磁阻電機的前后主軸進行潤滑和冷卻。如圖4所示，為本發(fā)明實施例的開關(guān)磁阻電機截面示意圖。為了實現(xiàn)高溫環(huán)境下工作時小型渦輪發(fā)動機的高可靠性，從優(yōu)化結(jié)構(gòu)的角度進行開關(guān)磁阻電機100的設(shè)計。開關(guān)磁阻電機100選取12/8的方案，即開關(guān)磁阻電機100包括12個定子和8個轉(zhuǎn)子。開關(guān)磁阻電機100的集中繞組設(shè)置在定子之上，且轉(zhuǎn)子上不設(shè)置繞組，且集中繞組既是勵磁繞組， 也是電樞繞組，可通過分時進行勵磁和發(fā)電，從而降低了開關(guān)磁阻電機的復雜度，使其結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠。在本發(fā)明的實施例中，存儲器之中存儲有與小型渦輪發(fā)動機類型相匹配的轉(zhuǎn)速比數(shù)據(jù)，其中，轉(zhuǎn)速比數(shù)據(jù)為在滿足小型渦輪發(fā)動機出力和效率要求下開關(guān)磁阻電機100的轉(zhuǎn)速與小型渦輪發(fā)動機的轉(zhuǎn)速之比θ i/ θ 2。該轉(zhuǎn)速比數(shù)據(jù)通過在開關(guān)磁阻電機100電動高速運行時綜合考慮系統(tǒng)的出力和效率仿真得到的兩組優(yōu)化的θ i/ θ 2數(shù)據(jù)，并將優(yōu)化的數(shù)據(jù)制成表格固化在存儲器之中。在本發(fā)明的一個實施例中，存儲器可為EPR0M。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當明白，對于不同小型渦輪發(fā)動機的類型，例如尺寸，功率，扭矩的不同均會導致上述轉(zhuǎn)速比數(shù)據(jù)的不同，因此本發(fā)明實施例僅提出了如何獲得該轉(zhuǎn)速比數(shù)據(jù)的方式，對于具體的數(shù)據(jù)值不再具體描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)上述轉(zhuǎn)速比數(shù)據(jù)的獲得方式對于各種小型渦輪發(fā)動機以現(xiàn)有的技術(shù)手段進行仿真，從而獲得其對應(yīng)的轉(zhuǎn)速比數(shù)據(jù)。控制器分別與開關(guān)磁阻電機100和存儲器相連，控制器根據(jù)小型渦輪發(fā)動機點火時的轉(zhuǎn)速查詢存儲器中存儲的轉(zhuǎn)速比數(shù)據(jù)以確定開關(guān)磁阻電機100的轉(zhuǎn)速，并對開關(guān)磁阻電機100進行轉(zhuǎn)速控制以在點火時提供滿足要求的扭矩。在本發(fā)明的一個實施例中，控制器為DSP芯片。更為優(yōu)選地，控制器還可通過電流斬波控制，結(jié)合優(yōu)化開關(guān)角和調(diào)節(jié)斬波限來實現(xiàn)開關(guān)磁阻電機100的優(yōu)化控制。本發(fā)明實施例的電起動裝置具有以下優(yōu)點1、開關(guān)磁阻電機在小型渦輪發(fā)動機起動時能夠提供較大的扭矩，使得小型渦輪發(fā)動機起動性能良好，起動轉(zhuǎn)矩大。2、電起動裝置結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，可在高溫高轉(zhuǎn)速環(huán)境下穩(wěn)定運行。3、控制方式簡單，進一步提高了可靠性。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種用于小型渦輪發(fā)動機的電起動裝置，其特征在于，包括開關(guān)磁阻電機，所述開關(guān)磁阻電機安裝在所述小型渦輪發(fā)動機的中介機匣之中，且所述開關(guān)磁阻電機的主軸與所述小型渦輪發(fā)動機的主軸相連；定子冷卻油路，所述定子冷卻油路設(shè)置在所述小型渦輪發(fā)動機的中介機匣之中，且所述定子冷卻油路與所述開關(guān)磁阻電機的定子相接觸以對所述開關(guān)磁阻電機的定子進行冷卻；第一噴油桿和第二噴油桿，所述第一噴油桿和第二噴油桿分別與所述定子冷卻油路相連，且所述第一噴油桿和第二噴油桿分別設(shè)置在所述開關(guān)磁阻電機的前后兩端，用于對所述開關(guān)磁阻電機的主軸進行潤滑和冷卻；存儲器，所述存儲器存儲有與所述小型渦輪發(fā)動機類型相匹配的轉(zhuǎn)速比數(shù)據(jù)，所述轉(zhuǎn)速比數(shù)據(jù)為在滿足小型渦輪發(fā)動機出力和效率要求下所述開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)速與所述小型渦輪發(fā)動機的轉(zhuǎn)速之比；和控制器，所述控制器分別與所述開關(guān)磁阻電機和所述存儲器相連，所述控制器根據(jù)所述小型渦輪發(fā)動機點火時的轉(zhuǎn)速查詢所述轉(zhuǎn)速比數(shù)據(jù)以確定所述開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)速，并對所述開關(guān)磁阻電機進行轉(zhuǎn)速控制以在點火時提供滿足要求的扭矩。
2.如權(quán)利要求2所述的用于小型渦輪發(fā)動機的電起動裝置，其特征在于，所述開關(guān)磁阻電機包括12個定子和8個轉(zhuǎn)子。
3.如權(quán)利要求1所述的用于小型渦輪發(fā)動機的電起動裝置，其特征在于，所述開關(guān)磁阻電機的集中繞組設(shè)置在所述定子之上，且所述轉(zhuǎn)子上不設(shè)置繞組。
4.如權(quán)利要求1所述的用于小型渦輪發(fā)動機的電起動裝置，其特征在于，所述集中繞組作為勵磁繞組和電樞繞組。
5.如權(quán)利要求1所述的用于小型渦輪發(fā)動機的電起動裝置，其特征在于，所述控制器為DSP芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開了本發(fā)明實施例提出了一種電起動裝置，包括開關(guān)磁阻電機；定子冷卻油路，定子冷卻油路與開關(guān)磁阻電機的定子相接觸以對開關(guān)磁阻電機的定子進行冷卻；第一噴油桿和第二噴油桿，用于對開關(guān)磁阻電機的主軸進行潤滑和冷卻；存儲器，所述存儲器存儲有與所述小型渦輪發(fā)動機類型相匹配的轉(zhuǎn)速比數(shù)據(jù)；和控制器，控制器根據(jù)小型渦輪發(fā)動機點火時的轉(zhuǎn)速查詢所述轉(zhuǎn)速比數(shù)據(jù)以確定所述開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)速，并對開關(guān)磁阻電機進行轉(zhuǎn)速控制以在點火時提供滿足要求的扭矩。開關(guān)磁阻電機在小型渦輪發(fā)動機起動時能夠提供較大的扭矩，使得小型渦輪發(fā)動機起動性能良好，起動轉(zhuǎn)矩大。其次，電起動裝置結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，可在高溫高轉(zhuǎn)速環(huán)境下穩(wěn)定運行。
文檔編號H02K9/197GK102287269SQ201110177219
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者孟凡坤, 楊冉, 王濱川, 程義菊 申請人:北京動力機械研究所