[发明专利]电磁驱动风扇装置

说明书

技术领域

本发明涉及电磁驱动技术领域，具体而言，本发明特别涉及一种电磁驱动风扇装置。

背景技术

未来先进航空发动机将会朝多电或全电技术发展，美、英、法等国都启动了多电发动机研究计划，预计在2015年～2020年得到实际应用。美国在1988年制定的IHPTET计划中，第一次提出研究以磁悬浮轴承为支撑的多电或全电航空发动机，并在10年进展中研制出了满足上天要求的高温磁悬浮轴承系统。该项技术已成为21世纪先进航空发动机的关键高新技术之一。

所谓磁悬浮多电航空发动机，是在航空发动机上用磁悬浮轴承取代传统的滚动轴承，用集成在发动机主轴上的起动/发电机来提供所需的电源，并用全部电气化传动附件取代机械式传动附件，实现发动机和飞机的全电气化传动。NASA的研究结果表明，该技术可将发动机的重量减轻15%并提高5%的效率，而且发动机的可靠性、维护性大大提高，是未来高推重比发动机首选的动力传输方案。

在未来的多电飞机上，飞机的空气起动系统、环境控制系统、机翼防冰系统、刹车系统、机械液压飞行控制系统等都将采用电力驱动，飞机所有电力都由多电发动机提供。除此之外，多电技术能提高发动机的推重比，从而增大军用飞机的武器载荷；可用于生成激光或微波束，作为机载高能束武器的能源；多电发动机还能大大改善未来民用客机的舒适性，满足客户的用电等高品质服务的需要。

由上可知，未来新型航空发动机将会朝多电技术方向发展，航空发动机上嵌套了一个较大功率的集发电机与电动机功用一体的直流电机以满足需要。目前的应用设计方案是将嵌入式起动/发电机和涡轮嵌套在一起，将电枢组件放在涡轮内部，与转轴固定在一起，将轭和励磁组件放在涡轮外部，和机匣壁功用一体。

基于多电飞机和多电发动机技术，有必要开发一种新型的采用电磁驱动方式的风扇装置及系统，目前还未见此种采用电磁方式驱动发动机风扇或压气机的相关报导，其具有技术上的新颖性和可行性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁驱动风扇装置，以实现风扇转子驱动的电磁化、无轴化，提高风扇各项性能。

为了实现上述目的，本发明提供的一种电磁驱动风扇装置的技术方案为：

一种电磁驱动风扇装置，其包括：轮盘、风扇转子、风扇静子、线圈绕组；所述轮盘上内嵌有圆环形的永磁体以产生对称的四级磁通，所述风扇转子包括多个风扇叶片，所述风扇叶片固定于所述轮盘；所述线圈绕组位于所述永磁体内部并固定在所述风扇静子上，以在通电时作为定子和所述永磁体的磁场相互作用产生径向悬浮力，实现所述风扇转子的径向稳定悬浮；同时以永磁无刷直流电机励磁原理为基础，通过电励磁的方式来驱动所述风扇转子旋转。

分析可知，本发明提供的电磁驱动风扇装置可以实现风扇转子驱动的电磁化、无轴化，提高风扇的稳定性和可控裕度，大大减轻风扇重量，从而提高航空发动机风扇效率和整机效率，减轻发动机重量和提高推重比。

附图说明

图1为本发明实施例的主视结构示意图；

图2为本发明实施例的侧视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

如图1、图2所示，本发明的一实施例包括第一级风扇转子1、第二级风扇转子2、风扇静子3、风扇叶片4、线圈绕组6、轮盘7。第一级风扇转子1、第二级风扇转子2构成航空发动机的低压压气机系统，二者对称地位于一级风扇静子3两侧，并分别包括多个固定于轮盘7圆周的风扇叶片4。轮盘7上内嵌有圆环整体形永磁体以产生对称的四级磁通，线圈绕组6位于永磁体内部，线圈绕组6中通过电流时，电流和永磁体的磁场相互作用产生径向悬浮力，实现两转子的径向稳定悬浮。以永磁无刷直流电机励磁原理为基础，由半导体组成电子开关换向器的无刷驱动，把用作磁场的永磁体作为转子，电枢为定子，变常规转枢式为转场式，通过电励磁的方式来驱动两级风扇转子旋转。通过控制线圈绕组6中电流的大小就可以控制径向悬浮力的大小和风扇转速的大小；通过控制线圈绕组6中电流的方向可以控制风扇转子的旋转方向。

更具体而言，第一级风扇转子1和第二级风扇转子2之间为风扇静子3，风扇静子3有三个方面的作用：一、作为发动机空气流动通道的组成部分；二、作为主要承力部件，发动机转、定子上的所有负荷都通过风扇静子3传给机匣安装节；三、提供两级风扇转子的根部固定和支撑。