一种飞轮式发电机的制作方法

本发明属于航空发动机附属设备领域，具体涉及一种飞轮式发电机。

背景技术：

航空发动机包括产生推力或轴功率的主体结构，其一般还带有燃油泵、滑油泵和发电机等若干附属设备。这些附属设备用以辅助发动机及其他机载设备的正常工作。无人机上的用电设备主要依靠电池或发电机供电。这些用电设备所需功率会随无人机的增大而增大。使用电池满足这些用电设备的需求会导致电池体积和重量的显著增加，严重削弱无人机的性能，而且电池储能有限，无法满足无人机长时间续航的需求。活塞式航空发动机的输出转速较低，为满足发电机输出功率和转化效率需求，需要加装额外的变速传动装置，这会导致无人机动力系统结构重量增大，占用更多机舱内空间，引起机械效率和可靠性下降，增大无人机的维修和保养难度。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种飞轮式发电机。

为实现以上目的，本发明所采用的技术方案为：一种飞轮式发电机包括转子和定子；所述转子采用底端封闭的粗圆筒结构，所述粗圆筒结构的侧壁上嵌设有永磁体；所述粗圆筒结构的底端中心处开设有第一通孔，所述第一通孔中设置有细圆筒结构，所述细圆筒结构的侧壁上开设有键槽；

所述定子包括机座、线圈绕组和铁芯；所述机座采用圆盘结构，所述圆盘的中心开设有第二通孔，沿所述圆盘的圆周方向均匀设置有若干线圈绕组；所述铁芯采用圆弧形结构，其与所述机座同心设置，并设置在所述线圈绕组的一端；

所述定子设置在所述转子内部；所述定子上所述第二通孔与线圈绕组之间的部位通过螺栓与所述主减速器的壳体紧固连接；所述主减速器的输入轴穿过所述第二通孔后插设在所述键槽中；所述转子的底端通过所述柔性联轴器与所述涡轴发动机连接；所述涡轴发动机的主轴穿过所述柔性联轴器的中心孔后插设在所述键槽中。

进一步地，所述永磁体均匀嵌设在所述粗圆筒结构的侧壁上。

进一步地，所述柔性联轴器包括依次连接的输入盘、柔性连接块和输出盘；所述输入盘与涡轴发动机连接，所述输出盘与转子连接。

进一步地，所述线圈绕组上设置有所述铁芯的一端还设置有航空插头，所述线圈绕组通过导线与所述航空插头连接。

进一步地，所述粗圆筒结构的侧壁上设置有若干凸起，所述永磁体与凸起过盈配合。

更进一步地，所述凸起均匀设置在所述粗圆筒结构的侧壁上。

更进一步地，所述凸起沿所述粗圆筒结构的圆周方向均匀设置在所述粗圆筒结构的侧壁上。

由于采用以上技术方案，本发明的有益效果为：本发明飞轮式发电机通过将定子设置在转子的粗圆筒结构中，能够有效地缩短涡轴发动机的长度，减小占用空间。定子与主减速器的外壳紧固连接，转子与主减速器的输入轴连接，定子与转子不直接接触，充分利用外接设备实现定子与转子的安装固定，无需主轴或轴承等支撑结构，能够进一步降低本发明飞轮式发电机的重量。另外，本发明飞轮式发电机与主减速器的输入轴和涡轴发动机的主轴直接连接，并且同轴布置，能够省去复杂的传动机构，缩小动力系统的外形尺寸和结构重量，提高动力系统的电力输出效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的一种飞轮式发电机的组装爆炸图；

图2是本发明一实施例提供的一种飞轮式发电机中转子的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的一种飞轮式发电机中定子的结构示意图。

图中1-转子；11-粗圆筒结构；111-第一通孔；12-永磁体；13-细圆筒结构；131-键槽；14-凸起；2-定子；21-机座；211-第二通孔；22-线圈绕组；23-铁芯；3-主减速器；4-柔性联轴器；41-输入盘；42-柔性连接块；43-输出盘；5-涡轴发动机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明提供了一种飞轮式发电机，其应用在无人机中，与主减速器和涡轴发动机直联安装，为机载设备供电，能够满足无人机长时间续航的需求。

主减速器是在驱动桥内将转矩和转速改变的机构，其基本功能是将来自变速器或者万向传动装置的转矩增大，同时降低转速并改变转矩的传递方向。主减速器由一对或几对减速齿轮副构成。动力由主动齿轮输入经从动齿轮输出。

涡轴发动机是一种输出轴功率的涡轮喷气发动机，其包括进气装置、压气机、燃烧室、涡轮及排气装置等五大机件。

如图1～图3所示，本发明飞轮式发电机包括转子1和定子2。转子1采用底端封闭的粗圆筒结构11，粗圆筒结构11的侧壁上嵌设有永磁体12；粗圆筒结构11的底端中心处开设有第一通孔111，第一通孔111中设置有细圆筒结构13，细圆筒结构13的侧壁上开设有键槽131。进一步地，永磁体12沿圆周方向均匀嵌设在粗圆筒结构11的侧壁上。

定子2包括机座21、线圈绕组22和铁芯23。机座21采用圆盘结构，圆盘的中心开设有第二通孔211，沿圆盘的圆周方向均匀设置有若干线圈绕组22。铁芯23采用圆弧形结构，其与机座21同心设置，并设置在线圈绕组22的一端。

定子2设置在转子1内部。定子2上第二通孔211与线圈绕组22之间的部位通过螺栓与主减速器3的壳体紧固连接。主减速器3的输入轴穿过定子2中心的第二通孔211后插设在转子1的键槽131中。转子1的底端通过柔性联轴器4与涡轴发动机5连接。涡轴发动机5的主轴穿过柔性联轴器4的中心孔后插设在键槽131中，从而保证转子1与涡轴发动机5的主轴同步转动。

涡轴发动机5带动转子1转动时，转子1内嵌的永磁体12会形成周期性变化的磁场，周期性变化的磁场引起定子2的线圈内部磁通量的变化，磁通量的变化在定子2线圈中产生电动势，电动势实现供电功能。

本发明飞轮式发电机通过与涡轴发动机5直联安装，能够在占用较少空间的前提下，将涡轴发动机5输出轴功率中的一部分高效地转化为电能，从而为机载设备供电。

上述实施例中，柔性联轴器4包括依次连接的输入盘41、柔性连接块42和输出盘43。输入盘41与涡轴发动机5连接，输出盘43与转子1连接。

上述实施例中，线圈绕组22上设置有铁芯23的一端还设置有航空插头，线圈绕组22通过导线与航空插头连接。通过航空插头将本发明飞轮式发电机产生的电能引出，为机载设备供电。

上述实施例中，粗圆筒结构11的侧壁上均匀设置有若干凸起14，永磁体12与凸起14过盈配合。通过在粗圆筒结构11的侧壁上设置凸起14，转子1在涡轴发动机5的带动下高速旋转时，凸起14能够加速空气的流通，从而起到散热的作用。

本发明飞轮式发电机中的定子2圆盘设置在转子1的粗圆筒结构11中，能够有效地缩短涡轴发动机5的长度，减小占用空间。定子2与主减速器3的外壳紧固连接，转子1与主减速器3的输入轴连接，定子2与转子1不直接接触，充分利用外接设备实现定子2与转子1的安装固定，无需主轴或轴承等支撑结构，能够进一步降低本发明飞轮式发电机的重量。本发明飞轮式发电机与主减速器3的输入轴和涡轴发动机5的主轴直接连接，并且同轴布置，能够省去复杂的传动机构，缩小动力系统的外形尺寸和结构重量，提高动力系统的电力输出效率。

本发明飞轮式发电机与涡轴发动机5直联时能够较好地实现转速匹配，获得较高的输出功率与能量转化效率。本发明飞轮式发电机与涡轴发动机5形成的直联结构能够实现无人直升机的飞行与机载设备的供电同步进行，能够简化无人机的控制系统，提高供电的可靠性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。