[发明专利]一种基于无轴轮缘磁悬浮风扇的分布式电动/发电一体化推进系统

权利要求书

1.本发明属于航空电推进技术领域，是一种基于无轴轮缘磁悬浮风扇的电动/发电一体化分布式推进技术方案，包括无轴轮缘磁悬浮风扇(1)、涡轴发电机(2)、集成控制器(3)、双向逆变器(4)、蓄电池(5)、机载用电设备(6)；涡轴发电机(2)和蓄电池(5)通过集成控制器(3)驱动分布式无轴轮缘磁悬浮风扇(1)，为飞行器提供推力；无轴轮缘磁悬浮风扇(1)兼容推进、发电两种工作模式并可相互转换，以磁悬浮轴承代替机械轴承，采用环型转子(8)构型，取消中心轮毂，并紧凑地集成永磁同步电机与电磁轴承；飞行器高空巡航飞行时通过双向流动叶型(10)将部分分布式无轴轮缘磁悬浮风扇(1)调整为高空发电模式，采用集成控制器(3)中的最大功率点跟踪算法得到最佳风能利用系数，最大化输出电力向蓄电池(5)充电。

2.如权利要求1所述的一种基于无轴轮缘磁悬浮风扇的电动/发电一体化分布式推进系统，其特征在于，所述分布式无轴轮缘磁悬浮风扇(1)具有电动/发电两种工作模式，涡轴发电机(2)和蓄电池(5)均可向集成控制器(3)供电，直接驱动分布布置的无轴轮缘磁悬浮风扇(1)产生推力，高空巡航状态下部分无轴轮缘磁悬浮风扇(1)转变为发电机工作模式，经由双向逆变器(4)向蓄电池(5)充电，从而进一步提升高空风能利用率。

3.如权利要求1所述的一种基于无轴轮缘磁悬浮风扇的电动/发电一体化分布式推进系统，其特征在于，所述无轴轮缘磁悬浮风扇(1)由定子外壳结构(7)、环型转子(8)、一体化风扇叶片组(9)、双向流动叶形(10)组成，以磁悬浮轴承代替机械轴承，采用环型转子(8)构型减少轴系结构尺寸与重量，降低推进阻力，有助于实现高转速和支承结构轻质化，并提高推进器效率。

4.如权利要求1所述的一种基于无轴轮缘磁悬浮风扇的电动/发电一体化分布式推进系统，其特征在于，所述一体化风扇叶片组(9)采用兼容推进、发电能力的双向流动叶型(10)，采用3D打印整体制造，以过盈配合装配在环型转子(8)中，改善推进系统加工工艺性。

5.如权利要求1所述的一种基于无轴轮缘磁悬浮风扇的电动/发电一体化分布式推进系统，其特征在于，集成控制器(3)在无轴轮缘磁悬浮风扇(1)发电状态下采用最大功率点跟踪算法，联合使用最佳叶尖速比法和爬山搜索法，风速变化率小时使用最佳叶尖速比法计算并跟踪最佳转速获得最大风能利用系数；风速变化率大时使用爬山搜索法实现最大风能利用系数的快速跟踪，保证算法跟踪速度和精度，提高了发电时风能利用效率，最大化回收能量并经过双向逆变器(4)向蓄电池(5)充电。