[发明专利]飞机并列式混合励磁应急发电机及其应用、以及控制方法

说明书

本发明公开了一种飞机并列式混合励磁应急发电机及其应用、以及控制方法，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。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。应急发电机的主电机为并列式混合励磁电机结构，分为永磁部分和电励磁部分两段，两部分共用一套主电机电枢绕组，定子铁心分段，两部分磁路互不影响，二者转子同轴旋转。所述应急发电机同时具备电励磁电机无刷励磁、调磁稳压简单以及永磁电机体积小、重量轻、功率密度高的优点。

技术领域

本发明涉及一种飞机应急发电机，尤其涉及一种永磁和电励磁并列式混合励磁无刷电机，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，但是功重比较为有限。此外，还有采用永磁无刷直流发电机作为飞机应急电源，该类型电机一般具有体积小、重量轻的特点，但是无法调节磁场，难以维持输出电压的稳定，且只能以恒定转速发电，同时故障时无法切除励磁，需要特殊的设计和折中考虑来抑制短路电流。

为了同时获得电励磁电机和永磁电机的优势，并在一定程度上避免各自的缺点，出现了将电励磁电机和永磁电机有机结合起来的混合励磁电机，并列式混合励磁电机是其中的一种。并列式混合励磁电机包含永磁部分和电励磁部分，永磁部分一般为永磁同步发电机，电励磁部分可以是转子励磁型同步发电机或定子励磁型同步发电机。当电励磁部分为转子励磁型同步发电机时，传统方案中需要电刷和滑环为转子励磁绕组提供励磁电流，电刷和滑环会影响电机的可靠性和寿命；当电励磁部分为定子励磁型同步发电机时，该电励磁部分的本质一般为磁阻式发电机，其发电波形不是标准的正弦波，一般需要通过整流器转换为直流电使用，使其无法作为交流发电机使用。

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，主电机为并列式混合励磁结构，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，并且具备良好的调磁特性，电励磁失效的情况下仍有一定输出能力。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

主电机为永磁和电励磁并列式混合励磁电机，分为两部分，永磁部分和电励磁部分，电励磁部分由主励磁机提供励磁。所述主电机定子分为两段，包括永磁部分定子铁心、电励磁部分定子铁心和共用的电枢绕组；所述主电机转子固定于转轴上，包括永磁部分转子和电励磁部分转子，永磁部分包括转子铁心及永磁体，电励磁部分包括转子铁心和嵌绕的励磁绕组和阻尼绕组等；永磁部分与电励磁部分的磁路互不影响，电励磁部分一侧安装有主励磁机，永磁副励磁机可以安装在主励磁机一侧，也可以安装在主电机一侧，所有转子同轴旋转；所述永磁部分定子铁心和电励磁部分定子铁心互相对齐，共用一套电枢绕组。

主电机电枢绕组可以为三相星型连接，中性点引出作为中线接地，三相绕组输出三相恒频交流电或三相变频交流电，发电频率正比于输入转速；也可以通过不控整流器或可控整流器输出低压直流电或高压直流电，此时主电机电枢绕组可以是三相绕组，也可以是多相绕组。

进一步的，主电机的两部分定子可以视为是一个定子从中间截断而来，两部分铁心拓扑完全相同，电枢绕组同时绕在两部分对应的定子齿上，主电机输出电压为两部分电压的正向叠加。

进一步的，主电机的两部分极对数相等，电励磁部分的转子N极与永磁部分转子的N极对齐，电励磁部分的转子S极与永磁部分转子的S极对齐。

进一步的，所述永磁部分转子铁心上嵌有永磁体，所述永磁体嵌置方式可以采用表贴式、内置式或Halbach阵列式，所述内置式结构可以采用内置径向式、内置切向式或内置混合式。