[发明专利]电能源涡轮发动机

说明书

一种电能源涡轮发动机，属于发动机技术领域。所述电能源涡轮发动机包括发动机壳体、轮轴和一级电加热器，发动机壳体设置有进气口和喷口，轮轴设置于发动机壳体内部，轮轴安装有压气叶轮和涡轮，一级电加热器设置于压气叶轮与涡轮之间的发动机壳体内部，用于加热工质气体；轮轴的一端伸出发动机壳体的进气口与外部旋转装置连接，轮轴旋转驱动外部旋转装置旋转做功。所述电能源涡轮发动机以电为能源加热气体工质，推动涡轮旋转做功，能够达到更高功率重量比，能够满足更加极限的应用需求。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种电能源涡轮发动机。

背景技术

进入21世纪以来，新能源领域人类投入前所未有的力量进行开发。以光伏、光热、风电、水电、传统核电、可控热核聚变发电等新能源技术得到大幅发展。同时以三元锂电池、磷酸铁锂电池、钠电池、石墨烯电池等各种储能电池技术不断发展升级。综合表现为传统化石能源因环境污染问题使用量不断下降，以绿色发电、电能绿色使用、分散储能为代表的新能源利用技术成为人类进行科学有序发展的大趋势。

以当下规模化生产的电磁原理旋转型电动机来看，输出功率与质量(重量)比(以下称功率重量比)很难超过6kw/kg。而以化学燃料为能源的涡轮发动机，功率重量比可以很容易超过6kw/kg，但是达不到7kw/kg。因此化学燃料能源涡轮发动机，以其无可比拟的高功率输出特点，在航空等要求发动机推重比大的领域是暂时无法被取代的，虽然电动机暂时无法取代高功率重量比的涡轮发动机，但是，电能是未来大势所趋的主要能源传输和利用形式。

现今燃气或燃油等化学燃料涡轮发动机，多采用大气做工质气体，同时需要工质气体在燃烧室助燃，产生能量，加热工质气体推动涡轮进行做功。化学燃料与大气工质燃烧反应，受理化因素限制，燃烧后烟气温度最高不会超于1900℃。且受发动机散热和材料等工艺限制，燃烧室实际工作温度仅在1000℃至1400℃范围内。此外涡喷发动机作为涡轮发动机的一种，在加力燃烧室进行二次补燃提高工质气体焓值，加大发动机推力来提高输出功率。而这种加力燃烧室的温度上限，同样受理化因素限制，也不可能超过1900℃。工质气体被加热温度越高涡轮发动机输出功率越大。从上述数据来看，化学燃料自身理化因素造成了化学燃料涡轮发动机输出功率的上限。

另外，现有化学燃料涡轮发动机因采用工质气体助燃，在无氧或低氧气体环境下，自然不能工作或者功率受限。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种电能源涡轮发动机，其以电为能源加热气体工质，推动涡轮旋转做功，能够达到更高功率重量比，能够满足更加极限的应用需求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种电能源涡轮发动机，包括：

发动机壳体，其设置有进气口和喷口；

轮轴，其设置于发动机壳体内部，所述轮轴安装有压气叶轮和涡轮；以及

一级电加热器，其设置于压气叶轮与涡轮之间的发动机壳体内部，用于加热工质气体。

进一步的，所述轮轴的一端伸出发动机壳体的进气口与外部旋转装置连接，轮轴旋转驱动外部旋转装置旋转做功。

进一步的，所述发动机壳体内部靠近喷口的一侧设置有二级电加热器，用于加热工质气体。

进一步的，所述进气口和喷口通过工质回流管连通，所述工质回流管内有惰性气体。

进一步的，所述工质回流管设置有工质冷却器，用于冷却喷口排出的热工质。

进一步的，所述一级电加热器与电源控制器连接，所述电源控制器用于控制一级电加热器工作；所述一级电加热器设置有若干个，若干个一级电加热器沿着发动机壳体的周向均匀分布。