[发明专利]一种小型航空发动机直驱式起动发电机装置

说明书

一种小型航空发动机直驱式起动发电机装置，起动发电机装置串联安装在航空发动机的输出轴上，由航空发动机直接驱动；该起动发电机装置采用单边轴承和定子支架的组合支撑形式，具体由起动发电机定子组件、起动发电机转子组件、轴承和定子支架组成；定子组件与定子支架通过第一止口定位，转子组件与发动机转子通过第二止口进行定位，螺栓将起动发电机转子组件轴向固锁。定子支架4环抱固定在发动机定子上，并采用螺钉固定连接。定子支架为起动发电机定子组件提供了一个垂直于发动机轴系的轴向和单侧径向支撑，轴承提供另一侧径向支撑，从而保证起动发电机径向气隙均匀。

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，可用于小型航空发动机输出轴串联布置的直驱式起动发电机装置或发电机装置，尤其是无人机用活塞式发动机驱动的起动发电机或发电机。

背景技术

近年来，随着无人机平台技术的快速发展，长航时、大载重的平台要求使得无人机匹配小型活塞式航空发动机成为重要动力方案。为了满足机载设备在长航时飞行过程中的用电需要，由航空发动机带动发电机为众多机载设备提供电能。同时，利用电机装置的可逆原理，将发电机工作在电动机模式，可实现小型航空发动机的地面或空中电起动，提高无人机的自主化和安全性水平。

发电机与小型航空发动机的连接形式可分为传动式和直驱式两类，其中,传动式是指通过齿轮、皮带轮等传动装置将发动机动力传递到发电机；直驱式是指发动机与发电机同轴连接，发动机动力直接传递给发电机。直驱式连接简化了发电机的取力结构，对提高发电系统效率、可靠性和维护性等具有重要意义。

目前，小型航空发动机直驱式发电机多采用定转子分装式结构，如专利文献CN201610263992.6公开的一种小型航空发动机输出轴串联布置的分装式发电机结构，发电机利用发动机轴系进行支撑，定转子间的形位公差由定子组件与支架、转子组件与发动机轴配合保证，这依赖于发动机出轴方向上具备专用的定位止口，且定子组件与支架间、转子组件与发动机轴间具有准确的配合关系。

一般发动机定转子之间的气隙单边高度为0.5～1mm，一旦定、转子安装发生偏心，将使得发电机输出电压产生畸变，发电机局部磁路发生饱和，严重影响发电机输出性能，同时，偏心还会造成发电机产生径向磁偏力，加速发动机轴承的磨损。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种小型航空发动机直驱式起动发电机装置结构形式，能够有效保证定、转子间的形位公差，减低对发动机专用定位止口和支架安装精度要求，结构紧凑，安装简单，通用性强。

本发明的技术方案是：一种小型航空发动机直驱式起动发电机装置，由起动发电机定子组件1、起动发电机转子组件2、轴承3和定子支架4四部分组成；起动发电机定子组件1与定子支架4通过第一止口定位，而转子组件2与发动机转子5通过第二止口进行定位，螺栓7将起动发电机转子组件2轴向固锁。定子支架4环抱固定在发动机定子6上,并采用螺钉固定连接。定子支架4为起动发电机定子组件1提供了一个垂直于发动机轴系的轴向和单侧径向支撑，轴承3提供另一侧径向支撑，从而保证起动发电机径向气隙均匀。

单轴承支撑形式使得起动发电机定转子组件的径向形位公差主要由轴承3保证，降低了定子支架加工与安装精度要求。转子组件2与发动机转子的止口连接、定子支架4和起动发电机定子组件1的止口连接、和定子支架4与发动机定子6间的抱轴连接，增加了起动发电机与发动机之间的定位约束。由此构成的发动机支撑结构，可实现起动发电机质心向发动机方向移动，在发动机、起动发电机、螺旋桨串联布局时，可有效缩短螺旋桨旋转面与发动机的距离。

当工作在起动发电机状态时，发动机转子5带动起动发电机转子组件2旋转，轴承3的内环随动旋转。起动发电机转子组件2与起动发电机定子组件1之间产生的发电力矩，一边通过起动发电机转子组件2，经螺栓7传递到发动机转子5上；另一边通过起动发电机定子组件1，经定子支架4传递到发动机定子6上。