[发明专利]飞机混合励磁应急发电机及其应用和控制方法

说明书

本发明公开了一种飞机混合励磁应急发电机及其应用和控制方法。应急发电机由冲压空气涡轮驱动，在应急情况下，冲压空气涡轮从机身放出，通过气流吹动冲压空气涡轮，从而驱动应急发电机发电。混合励磁应急发电机为三级式结构，由永磁副励磁机、主励磁机和主电机构成，此外还包括发电机控制器。混合励磁应急发电机的主电机转子上嵌有永磁体，永磁体提供的磁链方向与电励磁磁链方向相同，励磁故障状态下电机仍能够通过永磁磁链输出一定功率。所述混合励磁应急发电机同时具备电励磁电机调磁范围宽以及永磁电机体积小、重量轻的优点，能够作为交流发电机或直流发电机使用。

技术领域

本发明涉及一种飞机应急发电机，尤其涉及一种混合励磁无刷电机，属于航空电机技术领域。

背景技术

目前飞机上采用的应急发电机大多为三级式无刷同步发电机，该类型的发电机具有无刷、可靠性高、能够在宽范围内进行电压调节的特点，但是一般体积、重量较大的问题，功重比较为有限。三级式无刷同步发电机是一种转子励磁型电机，需要为转子励磁绕组提供直流励磁电流，为了实现该类型电机的无刷化，需要交流励磁机，以及将励磁机交流输出转换为直流励磁电流的旋转整流器，旋转整流器较易发生故障，而旋转整流器故障将使电机无法获得励磁电流，导致无法输出电能。因此，三级式无刷同步发电机还存在容错性较差的缺点。

除了三级式无刷同步发电机，部分飞机应急发电系统采用永磁无刷直流发电机，该类型电机一般具有体积小、重量轻的特点，多相永磁电机还具备较强的容错能力。但是永磁电机无法进行磁场调节，难以维持输出电压的稳定，且只能以恒定转速发电。同时无法实现故障灭磁，在故障条件下电机仍能通过永磁磁链发电，存在对其它系统产生损害的可能性。

发明内容

针对上述技术问题，本发明旨在提供一种新型三级式无刷同步发电机，主电机为混合励磁结构，转子上嵌有永磁体，使其同时具有电励磁电机高可靠性的优点和永磁电机重量轻的优点，同时提高电机的容错能力。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

在主电机转子上镶嵌永磁体，发电运行时的总磁链为永磁磁链与电励磁磁链之和。所述主电机转子为凸极结构，极身缠绕有励磁绕组，极靴上有阻尼绕组，永磁体嵌在转子轭或者极身上。励磁电流由主励磁机提供，主励磁机三相旋转电枢绕组的交流输出经过旋转整流器整流之后，向主电机励磁绕组提供直流励磁电流。旋转整流器安装在主励磁机转子上，或在主电机与主励磁机之间的轴内，采用6个二极管构成全桥整流电路。主励磁机为旋转电枢式同步发电机，转子三相电枢绕组采用星型连接，输出端接旋转整流器，旋转整流器的输出端与主电机励磁绕组相连。主励磁机的三相交流输出通过旋转整流管成为主电机的直流励磁电流。主励磁机定子为凸极结构，采用集中式励磁绕组。永磁副励磁机为永磁同步发电机，发出的三相交流电经过发电机控制器整流调压之后向主励磁机励磁绕组提供励磁电流。主电机励磁绕组的励磁电流正比于主励磁机的励磁电流，当发电电压大于额定值时，发电机控制器减小主励磁机的励磁电流，从而减小主电机的励磁电流，将发电电压降低至额定值；当发电电压小于额定值时，发电机控制器增大主励磁机的励磁电流，从而增大主电机的励磁电流，将发电电压提升至额定值。

进一步的，主电机的永磁磁链与电励磁磁链方向相同，电励磁磁链总是增磁的，且电励磁磁链从零开始可调，电励磁磁势具有钳位作用，使得总磁势总是大于等于永磁磁势，永磁体不会由于电枢反应的去磁效果而发生退磁现象。

进一步的，所述永磁体可以切向安放，也可以径向安放，永磁体的N极和S极与主电机的N极和S极一一对应。主电机转子铁心可以是分块式的，通过高温胶水以及卡槽等与永磁体固定在一起；也可以是整体式的，永磁体嵌在转子铁心内部。

进一步的，主电机由主励磁机提供励磁电流，且励磁电流是单向的。

进一步的，所述应急发电机具备调磁能力，能够在宽转速范围输出稳定的电压，能够用作恒频交流发电机、变频交流发电机、低压直流发电机或者高压直流发电机，以适应不同的飞机电源体制。