RU2736232C1 - Блок из двигателя и генератора для гибридной силовой установки самолета - Google Patents
Блок из двигателя и генератора для гибридной силовой установки самолета Download PDFInfo
- Publication number
- RU2736232C1 RU2736232C1 RU2020113124A RU2020113124A RU2736232C1 RU 2736232 C1 RU2736232 C1 RU 2736232C1 RU 2020113124 A RU2020113124 A RU 2020113124A RU 2020113124 A RU2020113124 A RU 2020113124A RU 2736232 C1 RU2736232 C1 RU 2736232C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- generator
- rotor
- shaft
- aircraft
- Prior art date
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 11
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 description 1
- 230000005662 electromechanics Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D35/00—Transmitting power from power plants to propellers or rotors; Arrangements of transmissions
- B64D35/02—Transmitting power from power plants to propellers or rotors; Arrangements of transmissions specially adapted for specific power plants
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – повышение энергоэффективности. Система привода воздушного винта самолета состоит из двигателя, генератора и силовой электроники. При этом генератор и двигатель расположены в одном корпусе концентрично относительно друг друга. Генератор имеет внутренний ротор, который приводится в движение от газотурбинного двигателя, а двигатель - внешний ротор, вал которого механически соединен с воздушным винтом самолета. Блок силовой электроники расположен между статорами двух электрических машин. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано для производства электрических машин.
Известен аксиальный асинхронный двигатель [патент РФ №96117306 А, кл. H02K 17/16, H02K 16/02, 10.11.1998], содержащий корпус, внутри которого размещены двухсторонний с двумя рабочими поверхностями статор, два ротора, насаженные на два раздельных вала и подшипниковые узлы, при этом две обмотки статора, имеющего соответственно две рабочие поверхности, выполнены симметричными в электрическом и магнитном (пространственном) отношении, обеспечивающем нулевое значение суммарного магнитного потока в общем ярме статора для обеих его рабочих поверхностей, с возможностью уменьшения высоты этого ярма до значения, минимально необходимого по условию его механической прочности.
Недостатком аналога является объединенная конструкция двух статоров, в следствии чего невозможно использовать обмотку одного якоря для работы в генераторном режиме, а обмотку другого якоря - в двигательном.
Известен двигатель [патент РФ №2442270 С, кл. H02K 16/02, H02K 1/27, 10.02.2012], имеющий магнитопроводы, расположенные концентрически, при этом указанный двигатель содержит: ротор, имеющий множество цилиндрических магнитопроводов, выполненных в виде многоступенчатой конструкции в радиальном направлении, и множество магнитов, соответственно прикрепленных к магнитопроводам с чередованием полярности магнитов в периферийном направлении; и статор, имеющий металлические сердечники якоря, обращенные к соответствующим магнитопроводам, и множество катушек якоря, намотанных на сердечники якоря, обращенные к магнитам, причем магниты прикреплены к внешней и внутренней кольцевым поверхностям магнитопроводов и расположены друг к другу в радиальном направлении, а катушки ротора расположены на внешней и внутренней сторонах металлических сердечников якоря, обращенных к магнитам, а также неподвижный вал, расположенный в центре вращения ротора, в котором ротор дополнительно имеет вращающийся диск, соединенный через соответствующие магнитопроводы с неподвижным валом, а статор дополнительно имеет неподвижный диск для жесткого соединения металлических сердечников якоря с неподвижным валом.
Недостатком аналога является объединенная конструкция двух статоров, в следствии чего невозможно использовать обмотку одного якоря для работы в генераторном режиме, а обмотку другого якоря - в двигательном.
Известна электрическая машина, описанная в научно-техническом журнале DOI: 10.1109/OPTIM. 2015.7426987 IEEE Transactions on Industry Applications,, название статьи: Dual Stator/Rotor Brushless DC Motors: A Review of Comprehensive Modelling Based on Parametric Approach and Coupled Circuit Model, содержащая две электрические машины на одном валу, при этом одна имеет внешний ротор, другая внутренний, чтобы разделить магнитные цепи двух машин между статорами расположено кольцо из латуни.
Недостатками аналога являются: во-первых, невозможность работы машин одновременно в двух разных режимах (генераторный и двигательный) из-за их крепления к общему валу, во-вторых, высокие габаритные показатели в следствии нерационального использования пространства между статорами.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является гибридный авиационный двигатель [U.S. patent №9194285 В2 int. cl. В64С 27/00, F02B 63/04, B64D 27/24, B64D 27/02, 27.11.2015], содержащий приводной двигатель (в данном случае двигатель внутреннего сгорания), соединенный с валом генератора, который через инвертор питает двигатель, приводящий в движение воздушный винт, а также заряжает бортовые аккумуляторы.
Недостатками ближайшего аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные высокими массогабаритными показателями всей системы привода воздушного винта (наличие отдельных корпусов для каждой электрической машины, большая длина электрических проводов между генератором и двигателем, расположенными на большом расстоянии друг от друга)
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей самолета за счет снижения массогабаритных показателей системы привода воздушного винта.
Технический результат - снижение потребления топлива за счет уменьшения массы системы привода воздушного винта, снижение выбросов вредных веществ в атмосферу, улучшение динамических показателей самолета.
Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что в системе привода воздушного винта самолета, состоящей из двигателя, генератора и силовой электроники, согласно изобретению генератор и двигатель расположены в одном корпусе концентрично относительно друг друга, генератор имеет внутренний ротор, который приводится в движение от газотурбинного двигателя, а двигатель - внешний ротор, вал которого механически соединен с воздушным винтом самолета, при этом блок силовой электроники расположен между статорами двух электрических машин.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан поперечный разрез блока из двигателя и генератора.
Предложенная конструкция состоит из генератора 1, имеющего внутренний ротор 2, который состоит из вала 3, магнитопровода 4, постоянных магнитов 5, и внешнего статора 6, который состоит из магнитопровода 7 с уложенной в нем обмоткой якоря 8 и из двигателя 9, имеющего внешний ротор 10, который состоит из полого цилиндрического вала 11, магнитопровода 12, постоянных магнитов 13 и внутреннего статора 14, который состоит из магнитопровода 15 с уложенной в нем обмоткой якоря 16. При этом две электрические машины не имеют общего вала, а между внешним статором 6 и внутренним статором 14 имеется область, в которой расположен блок электроники 17 обеих машин, а также общий корпус 18.
Система привода воздушного винта самолета работает следующим образом: вал 3 генератора 1 механически соединен с газотурбинным двигателем, при работе газотурбинного двигателя внутренний ротор 2 приходит во вращение, магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами 5, пересекает обмотку 8 внешнего статора 6, уложенную в магнитопроводе 7, и создает в ней электродвижущую силу, при подключении нагрузки через блок электроники 17, расположенный между магнитопроводами 4 и 15 по обмотке якоря 8 начинает протекать ток. В то же время при подаче напряжения на обмотку якоря 16 двигателя 9, уложенную в магнитопроводе 15, через блок электроники 17 по обмотке 16 внутреннего статора 14, уложенной в пазах магнитопровода 12 начинает протекать ток, взаимодействие потока, создаваемого током якоря и потока возбуждения, создаваемого постоянными магнитами 13, расположенным на внешнем роторе 10, приводит к появлению на валу 11 вращающего момента, который механически соединен с воздушным винтом, приводящим в движение самолет. В данном случае двигатель и генератор находятся в одном корпусе, что существенно уменьшает массу электрической проводки между ними, также блок электроники 17 перенесен непосредственно внутрь корпуса, между двумя статорами, что приводит к уменьшению пространства занимаемого всей системой.
Таким образом предложенное изобретение позволяет снизить потребление топлива за счет уменьшения массы системы привода воздушного винта, снизить выбросы вредных веществ в атмосферу, улучшить динамические показатели самолета.
Claims (1)
- Система привода воздушного винта самолета, состоящая из двигателя, генератора и силовой электроники, отличающаяся тем, что генератор и двигатель расположены в одном корпусе концентрично относительно друг друга, причем генератор имеет внутренний ротор, который приводится в движение от газотурбинного двигателя, а двигатель - внешний ротор, вал которого механически соединен с воздушным винтом самолета, при этом блок силовой электроники расположен между статорами двух электрических машин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020113124A RU2736232C1 (ru) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Блок из двигателя и генератора для гибридной силовой установки самолета |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020113124A RU2736232C1 (ru) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Блок из двигателя и генератора для гибридной силовой установки самолета |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2736232C1 true RU2736232C1 (ru) | 2020-11-12 |
Family
ID=73461025
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020113124A RU2736232C1 (ru) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Блок из двигателя и генератора для гибридной силовой установки самолета |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2736232C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2802342C1 (ru) * | 2022-11-11 | 2023-08-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные моторы" | Торцевой электродвигатель с функцией генератора, содержащий постоянные магниты |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6297575B1 (en) * | 1996-03-28 | 2001-10-02 | Tai-Her Yang | Combined power driven device having a three-layered electromechanical structure with common structures |
RU2313885C2 (ru) * | 2005-12-21 | 2007-12-27 | Алексей Владимирович Булычев | Электрическая машина (варианты) |
US9194285B2 (en) * | 2010-05-19 | 2015-11-24 | Eads Deutschland Gmbh | Hybrid drive and energy system for aircraft |
WO2016014717A1 (en) * | 2014-07-23 | 2016-01-28 | Clearwater Holdings, Ltd | Flux machine |
-
2020
- 2020-03-26 RU RU2020113124A patent/RU2736232C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6297575B1 (en) * | 1996-03-28 | 2001-10-02 | Tai-Her Yang | Combined power driven device having a three-layered electromechanical structure with common structures |
RU2313885C2 (ru) * | 2005-12-21 | 2007-12-27 | Алексей Владимирович Булычев | Электрическая машина (варианты) |
US9194285B2 (en) * | 2010-05-19 | 2015-11-24 | Eads Deutschland Gmbh | Hybrid drive and energy system for aircraft |
WO2016014717A1 (en) * | 2014-07-23 | 2016-01-28 | Clearwater Holdings, Ltd | Flux machine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2802342C1 (ru) * | 2022-11-11 | 2023-08-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные моторы" | Торцевой электродвигатель с функцией генератора, содержащий постоянные магниты |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8749105B2 (en) | Magnetic inductor rotary machine and fluid transfer apparatus that uses the same | |
JP4527329B2 (ja) | 電気機械 | |
Amin et al. | A comprehensive review on axial flux machines and its applications | |
US8461730B2 (en) | Radial flux permanent magnet alternator with dielectric stator block | |
AU2014379540A1 (en) | Flux machine | |
EP3416268B1 (en) | Three phase flux switching electric machine with orthogonally oriented magnets | |
CN106787566A (zh) | 一种永磁同步电动机 | |
Cheng et al. | An axial flux double-rotor counter-rotating permanent magnet machine for underwater vehicles | |
RU2302692C1 (ru) | Электромеханический преобразователь | |
RU2736232C1 (ru) | Блок из двигателя и генератора для гибридной силовой установки самолета | |
CN103867290A (zh) | 嵌入了具有永磁体的电机的涡轮增压器 | |
CN206620041U (zh) | 一种螺旋运动电机 | |
US20080067883A1 (en) | Generator and/or motor assembly | |
JPH01157251A (ja) | 車両用交流発電機 | |
CN207732599U (zh) | 基于脉动磁场的异步电动机 | |
CN106026591A (zh) | 具有双励磁绕组的混合励磁永磁电机 | |
EP2894772A1 (en) | Electromechanical converter | |
Patil et al. | Design and Comparative Analysis of Axial Flux and Radial Flux Permanent Magnet Brushless DC Motor for a 2-Wheeler Electric Vehicle Application | |
CN102403861B (zh) | 永磁倍极开关磁阻电动机 | |
CN205753907U (zh) | 具有双励磁绕组的混合励磁永磁电机 | |
RU2773047C1 (ru) | Генератор с двухконтурной обмоткой статора и кольцевым дополнительным неподвижным электромагнитным контуром | |
WO2009051514A1 (fr) | Convertisseur électromécanique | |
RU2458446C1 (ru) | Электрическая машина | |
CN2170597Y (zh) | 无换向器电机 | |
US20230361636A1 (en) | Electric machine having asymmetric magnet arrangement |