[发明专利]一种航空发动机模块化永磁体内置结构锥形磁轴承

说明书

本发明公开了一种航空发动机模块化永磁体内置结构锥形磁轴承，包括四个定子模块以及四个永磁体，定子模块和永磁体交替拼接形成锥形磁轴承，定子模块在锥形磁轴承径向上的横截面为E型，定子模块包括圆弧形齿轭、小定子齿、两个端部，小定子齿设置于圆弧形齿轭面向锥形磁轴承中心的一面的中间，两个端部分别设置于圆弧形齿轭面向锥形磁轴承中心的一面的两端，每个小定子齿上均放置一套绕组，每套绕组均独立控制，每个永磁体及与该永磁体接触的两个端部共同形成一大定子齿，相邻两个永磁体的磁极方向相反。本发明提出一种新型的永磁体磁通偏置结构，该结构除结构简单、控制方便外，同时增加定子结构强度，且适合于模块化安装。

技术领域

本发明涉及一种航空发动机模块化永磁体内置结构锥形磁轴承，属于磁轴承本体设计技术领域。

背景技术

航空发动机是飞机上的动力源，发动机一方面输出推力，作为飞机的一次能源；同时通过提取轴将机械能转化为可向飞机上的各种设备提供包括电能、液压能和气压能等形式的二次能源。航空多电发动机是以传统航空燃气涡轮发动机为基础，配装主动磁性轴承、内置一体化起动机/发电机、分布式电子控制系统、电动燃油泵和电力作动器等新部件和系统的一种新型航空发动机。多电发动机采用转轴、磁悬浮轴承及起动发电机的集成一体化共轴设计方式，具有可靠性更高、运行和维护费用更低的优势。

但是，多电发动机缺少了传动部件后，其轴向推力、径向振动力与电磁转矩直接耦合在一起，尤其随着电气负荷的增加，两者间的影响已经不能再被忽略。当电气负荷突变时，将导致转子发生不平衡径向力和扭转力，产生相应的振动位移，进而影响发动机系统在正常工况下的运行特性。因此，这就对锥形磁轴承的结构刚度提出了很高的要求。典型的永磁偏置磁轴承主要采用永磁体内置于定子齿的方式，结构简单，控制方便。但其降低了定子齿结构强度，不适合多电发动机复杂振动工况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种航空发动机模块化永磁体内置结构锥形磁轴承，通过改变磁轴承定子中永磁体的放置方式，从而增强磁轴承的结构强度，而且一定程度上能够增加磁轴承的悬浮出力。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种航空发动机模块化永磁体内置结构锥形磁轴承，包括四个结构相同的定子模块以及四个相同的永磁体，定子模块和永磁体交替拼接形成锥形磁轴承，所述定子模块在锥形磁轴承径向上的横截面为E型，定子模块包括一个圆弧形齿轭、一个小定子齿、两个端部，两个端部的结构相同，小定子齿和两个端部均设置于圆弧形齿轭的同一侧，小定子齿设置于圆弧形齿轭面向锥形磁轴承中心的一面的中间，两个端部分别设置于圆弧形齿轭面向锥形磁轴承中心的一面的两端，每个定子模块的小定子齿上均套有一套绕组，且每套绕组均独立控制，每个永磁体以及与该永磁体接触的两个端部共同形成一个大定子齿，大定子齿的齿极宽度为36°，小定子齿的齿极宽度为18°，相邻两个永磁体的磁极方向相反。

作为本发明的一种优选方案，所述大定子齿相对于锥形磁轴承齿轭的倾斜角与小定子齿相对于锥形磁轴承齿轭的倾斜角相等。

作为本发明的一种优选方案，所述永磁体在锥形磁轴承轴向上的横截面为梯形。

作为本发明的一种优选方案，所述定子模块的两端在锥形磁轴承轴向上的横截面为梯形。

作为本发明的一种优选方案，所述永磁体在锥形磁轴承轴向上的横截面与定子模块的两端在锥形磁轴承轴向上的横截面大小相同。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明提出的一种航空发动机模块化永磁体内置结构锥形磁轴承，解决了锥形磁轴承定子结构刚度小的问题，进而减小了锥形磁轴承的定子形变量，同时，该结构磁轴承的径向悬浮出力更大。

2、相比于传统结构而言，本发明改善了定子上的应力分布，进而减小了定子形变，增强了磁轴承的结构强度。

附图说明