Электромеханический преобразователь газотурбинного двигателя с системой ловителей металлических частиц Российский патент 2025 года по МПК H02K5/04 H02K11/00 H02K9/00 F02C7/32 F02C7/12 

Изобретение относится к области авиастроения, в частности к устройствам, обеспечивающим запуск авиационного двигателя и электроснабжение бортовой системы самолета.

Известен модуль стартера/генератора, интегрируемый в трансмиссионную коробку газовой турбины [Патент РФ № 2406846, МПК F02C 7/275, F02C 7/32, опубликовано 20.12.2010 г.], содержащий трансмиссионную коробку газовой турбины и, по меньшей мере, один стартер/генератор, механически соединенный с трансмиссионной коробкой, в котором трансмиссионная коробка содержит зубчатую передачу с несколькими шестернями, стартер/генератор, состоящий из генерирующего блока и возбуждающего блока, роторы которых установлены на общем валу с шестерней, зацепляющейся с зубчатой передачей трансмиссионной коробки.

Недостатком аналога является невысокая надежность ввиду отсутствия защиты воздушного зазора от попадания в него мелких металлических частиц.

Известен электрический генератор газотурбинного двигателя [Патент RU 2168024 C2, МПК F01D 15/10, F02C7/32, опубликовано 27.05.2001 г.], содержащий ротор, закрепленный на цапфе диска турбины, и статор, закрепленный на корпусе подшипника турбины соосно с цапфой, при этом цапфа состоит из двух соосных частей, неподвижно соединенных между собой, конец одной из которых входит в выточку другой, причем часть цапфы, на которой закреплен ротор, выполнена из материала с удельным весом и коэффициентом теплопроводности меньшим, чем у материала другой части и на поверхности выточки выполнены пазы.

Недостатком технического решения является невысокая надежность ввиду отсутствия защиты воздушного зазора от попадания в него мелких металлических частиц.

Известен интегрированный стартер-генератор газотурбинного двигателя [Патент RU 2252316 C2, МПК F01D 15/10, опубликовано 20.05.2005 г.], содержащий систему постоянных магнитов, закрепленную на роторе турбокомпрессора, и статор электрической машины с обмоткой, установленный на корпусе подшипниковой опоры, причем статор электрической машины укреплен на наружной поверхности корпуса подшипниковой опоры ротора турбокомпрессора, а система постоянных магнитов электрической машины установлена на внутренней поверхности ротора турбокомпрессора таким образом, что данная система охватывает наружную поверхность статора электрической машины.

Недостатком технического решения является невысокая надежность ввиду отсутствия защиты воздушного зазора от попадания в него мелких металлических частиц.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является стартер-генератор газотурбинной силовой установки летательного аппарата [Патент РФ № 2659426, МПК F02C 7/047, F02C 7/12, F02C 7/268, F01D 25/02, F01D 25/12, опубликовано 02.07.2018 г.], выполненный в виде обратимой электрической машины, статор которой закреплен на корпусе, а ротор - через планетарный редуктор подключен к выходному валу двигателя, при этом обратимая электрическая машина снабжена системой охлаждения с каналами подвода и отвода охлаждающего воздуха.

Недостатком прототипа является невысокая надежность ввиду отсутствия защиты воздушного зазора от попадания в него мелких металлических частиц.

Задачей изобретения является обеспечение защиты интегрированного электромеханического преобразователя от попадания в активный воздушный зазор мелких металлических частиц.

Технический результат состоит в повышении надежности электромеханического преобразователя путем реализации возможности улавливания магнитными ловушками мелких магнитных частиц, содержащихся в воздушном потоке, проходящем через его воздушный зазор.

Технический результат достигается тем, что в электромеханическом преобразователе газотурбинного двигателя, содержащем статор, закрепленный на корпусе, ротор, подключенный к выходному валу двигателя, систему охлаждения, согласно изобретению, к корпусу, в котором закреплен статор с обмоткой и герметичной цилиндрической вставкой, прикреплены передний подшипниковый щит и задний подшипниковый щит, причем на передний подшипниковый щит установлен корпус ловителя, имеющего скос поверхности с плавным снижением расточки по направлению к герметичной цилиндрической вставке статора, при этом на поверхности ловителя выполнены радиальные каналы, в которые установлены постоянные магниты, а на втулке ротора закреплена крыльчатка, при этом статор и ротор выполнены раздельными.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен общий вид интегрированного электромеханического преобразователя с системой ловителей металлических частиц. На фиг.2 представлен общий вид ловителя металлических частиц.

Интегрированный электромеханический преобразователь (фиг. 1) с системой ловителей металлических частиц содержит корпус 1, в котором закреплен статор 2 с обмоткой 3. На внутреннюю поверхность статора 3 установлена герметичная цилиндрическая вставка 4, имеющая герметичное соединение с передним подшипниковым щитом 5 и задним подшипниковым щитом 6, закрепленными с торцов корпуса 1, обеспечиваемое резиновыми уплотнениями 7. На переднем подшипниковом щите 5 установлен корпус ловителя 8, имеющего скос поверхности с плавным снижением расточки по направлению к герметичной цилиндрической вставке 4 статора 3. На поверхности ловителя 8 выполнены радиальные каналы 9 (фиг. 2), в которые установлены постоянные магниты 10 (фиг. 2). На втулке ротора 11 с постоянными магнитами 12 закреплена крыльчатка 13.

Интегрированный электромеханический преобразователь работает следующим образом. Электромеханический преобразователь (фиг. 1), поставляемый в исполнении с раздельными статором 2 в корпусе 1 и ротором 11 с крыльчаткой 13, устанавливают во внутреннюю полость ГТД (на фиг. не показан) путем соединения заднего подшипникового щита 6 с корпусом ГТД (на фиг. не показан). На приводной вал ГТД (на фиг. не показан) устанавливают ротор 11 с постоянными магнитами 12 и крыльчаткой 13. На передний подшипниковый щит 4 устанавливают ловитель 8 (фиг. 2) с постоянными магнитами 10 (фиг. 2).

После окончательной сборки ГТД на обмотку 3 (фиг. 1), расположенную в статоре 2, от системы управления самолета подают питание, и за счет взаимодействия вращающегося электромагнитного поля, создаваемого в обмотке 3 статора 2 и магнитного поля постоянных магнитов 12 ротора 11, ротор 11 передает валу ГТД или принимает от него вращающий момент. Одновременно с ротором 11 начинает вращаться крыльчатка 13, создавая поток воздуха через активный воздушный зазор по направлению от переднего подшипникового щита 5, вдоль герметичной цилиндрической вставки 4 и поверхности ротора 10 к заднему подшипниковому щиту 6. При этом воздух в области переднего подшипникового щита 5 проходит вдоль поверхности ловителя 8 (фиг. 2), выполняющего функцию диффузора, а за счет постоянных магнитов 10, установленных в его радиальных каналах 9, происходит улавливание («примагничивание») мелких магнитных частиц, содержащихся в воздухе в области воздушного зазора. При этом герметичная цилиндрическая вставка 4 (фиг. 1) также выполняет функцию механической защиты обмотки 3 статора 2 от заброса на нее металлических частиц, попадающих в поле ловителей 8.

Таким образом, предлагаемая конструкция интегрированного электромеханического преобразователя позволяет повысить его надежность.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении надежности электромеханического преобразователя путем реализации возможности улавливания магнитными ловушками мелких магнитных частиц, содержащихся в воздушном потоке, проходящем через его воздушный зазор. Электромеханический преобразователь газотурбинного двигателя содержит статор, закрепленный на корпусе, ротор, подключенный к выходному валу двигателя, систему охлаждения. К корпусу, в котором закреплен статор с обмоткой и герметичной цилиндрической вставкой, прикреплены передний подшипниковый щит и задний подшипниковый щит. На передний подшипниковый щит установлен корпус ловителя, имеющего скос поверхности с плавным снижением расточки по направлению к герметичной цилиндрической вставке статора. На поверхности ловителя выполнены радиальные каналы, в которые установлены постоянные магниты. На втулке ротора закреплена крыльчатка. Статор и ротор выполнены раздельными. 2 ил.

Электромеханический преобразователь газотурбинного двигателя, содержащий статор, закрепленный на корпусе, ротор, подключенный к выходному валу двигателя, систему охлаждения, отличающийся тем, что к корпусу, в котором закреплен статор с обмоткой и герметичной цилиндрической вставкой, прикреплены передний подшипниковый щит и задний подшипниковый щит, причем на передний подшипниковый щит установлен корпус ловителя, имеющего скос поверхности с плавным снижением расточки по направлению к герметичной цилиндрической вставке статора, при этом на поверхности ловителя выполнены радиальные каналы, в которые установлены постоянные магниты, а на втулке ротора закреплена крыльчатка, при этом статор и ротор выполнены раздельными.