[发明专利]一种航空发动机直驱式内转子起动发电机系统

说明书

一种航空发动机直驱式内转子起动发电机系统，应用于无人机油电混合动力领域，通过定子支架将起动发电机外定子组件安装固定到航空发动机上，使得起动发电机系统结构紧凑，轴向长度短，集成度高，功重比高；通过定子支架的支撑保证了起动发电机定子与发动机的同轴，起动发电机内转子组件直接安装在航空发动机轴上，使得起动发电机系统在近发动机侧不需要轴承支撑，在远发动机侧用一单轴承支撑，减小了轴承发热，提高了轴承可靠性；在起动发电机内转子组件转轴远离航空发动机端还设有一旋转变压器，可以精确检测转子位置，从而使起动发电机系统可采用可控整流的方式输出大功率直流电，发电效率高。

技术领域

本发明属于中小型无人机起动发电机技术领域，具体涉及一种无人机用中小型航空发动机输出轴串联布置的单轴承支撑直驱式内转子起动发电机系统，尤其涉及一种全电推进的中小型无人机用活塞式航空发动机直驱式内转子起动发电机系统。

背景技术

在全电推进的中小型无人机中，采用小型航空发动机带动发电机发电组成全机直流电源的技术方案是一种重要的发展趋势。全电推进无人机平台对起动发电机系统提出了体积小、集成度高、功率大、功重比高的要求，同时全机结构布局要求起动发电机系统布置在机腹内部，传统的发动机外转子起动发电机、螺旋桨共轴布置的结构不再适应这类中小型无人机的发展要求。

在现有的外转子起动发电机的技术方案中，起动发电机的旋转部分全部裸露，对机舱内其他设备有很大的安全隐患。外转子电机通常为悬臂梁结构，外圆半径较大，轴向长度较短，转速较低，导致外转子电机功率通常较小，不能满足新的起动发电机系统的大功率要求。传统的外转子起动发电机工作在发电状态时，由于没有安装旋转变压器，不能精确检测转子位置。

如本申请人在2018年5月4日提出的一种小型航空发动机直驱式外转子起动发电机装置(申请号201810457731.7，公开号CN108616197A，已获授权)，其起动发电机装置9串联安装在航空发动机8的输出轴上，起动发电机装置9采用转子组件2在外的结构，即外转子悬臂梁结构。悬臂梁的结构限制了启动发电机轴向长度的增加，从而限制了功率的提高，不适用于全电推进的无人机对更高电功率的需求。此外，采用全电推进方案的无人机实现了发动机与螺旋桨的解耦，螺旋桨分布在机身不同位置，发动机及起动发电机通常要求安装在机腹中，而外转子结构起动发电机的旋转部件暴露在外，对机腹中其他设备造成了很大的安全隐患，不适用于全电推进无人机。同时原有的结构未安装旋转变压器，不能精确检测转子位置，只能采用不可控整流的方式将发电机交流电转换为飞机需要的直流电，整流效率低，不能适应新的起动发电机系统的大功率要求。

起动发电机装置或系统采用内转子结构能够提高轴向长度、提高转速，从而提高功率，而安装旋转变压器进行可控整流输出大功率直流电，成为起动发电机系统一种新的解决思路。现有的小型航空发动机接口大多是为直接驱动螺旋桨设计的，如何将内转子起动发电机安装到小型航空发动机上，如何设计配合结构使其定转子同轴、结构紧凑、保证系统高可靠性、高功重比，是当前需要解决的首要问题。其次如何合理安排发电机结构安装旋转变压器，准确检测起动发电机转子位置，从而进行可控整流，提高整流效率，输出大功率的直流电能是需要解决的重要问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的一个目的在于克服现有的小型航空发动机接口大多是为直接驱动螺旋桨设计，而不适应驱动内转子结构起动发电机的矛盾，合理安排起动发电机结构，增加设置了旋转变压器，从而提供一种体积小、集成度高、功率大、功重比高的航空发动机直驱式起动发电机系统，能够将内转子起动发电机安装到中小型航空发动机上，使其定转子同轴、结构紧凑、输出大功率直流电能，用于给全电推进无人机的电动螺旋桨提供电能；同时实现了发动机与螺旋桨解耦，方便全电推进无人机灵活布置发动机和电动螺旋桨的位置；并保证系统高可靠性，高功重比，从而满足无人机平台全电推进技术的要求。