[发明专利]一种高、低电压兼容内置式无刷直流起发电系统

说明书

本发明公开了一种高、低电压兼容内置式无刷直流起发电系统，属于航空航天电气设计及制造技术领域。起发电系统包括无刷起发电机、起动控制器和发电控制器，无刷起发电机内置于发动机内部并与发动机转动机构直连；无刷起发电机在发动机起动状态用作起动机并工作在电动状态，拖转发动机至点火转速并在点火后助力，在发动机点火后用作发电机并工作在发电状态；起动控制器用于驱动控制起发电机的电动运行，在发动机起动阶段，起动控制器驱动控制电机将发动机从静止拖动到满足发动机点火所需要的转速，并助力发动机运行到达要求转速后，自动停止电机的电动驱动控制；发电控制器将起发电机输出的三相交流电整流为28.5V直流电，为无人机上的负载供电。

技术领域

本发明属于航空航天电气设计及制造技术领域，具体涉及一种无人机用涡轮风扇发动机的起发电系统。

背景技术

中小型高速无人机用动力装置主要是涡喷、涡扇发动机。涡扇发动机的起动方式分为空中起动和地面起动。空中起动为导弹常规使用的起动方式，一般使用火药起动器和烟火点火器等，火工品工作时对发动机造成的冲击较大，该种起动方式对发动机寿命有影响。无人机常用起动方式为地面起动，地面起动现常用方式是高压气源吹转发动机至点火转速，发动机点火起动。该种起动方式需要配套地面气源车并提供高压气源、气源车增压设备，保障设备复杂，体积庞大，在发动机起动完成后气源车需要手动脱离。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高、低电压兼容内置式无刷直流起发电系统，在发动机起动阶段，系统采用高压供电拖转发动机到点火转速，发动电机点火后，系统继续助力发动机至一定转速在发动机工作后转换为发电机工作状态，提供发动机和无人机所需低压电能。

一种高、低电压兼容内置式无刷直流起发电系统，系统包括无刷起发电机、起动控制器和发电控制器，所述无刷起发电机内置于发动机内部并与发动机转动机构直连；

所述无刷起发电机在发动机起动状态用作起动机并工作在电动状态，拖转发动机至点火转速并在点火后助力；在发动机点火后用作发电机并工作在发电状态；

所述起动控制器用于驱动控制起发电机的电动运行，在发动机起动阶段，起动控制器驱动控制电机将发动机从静止拖动到满足发动机点火所需要的转速，并助力发动机运行到达要求转速后，自动停止电机的电动驱动控制；

所述发电控制器将起发电机输出的三相交流电整流为28.5V直流电，为无人机上的负载供电。

进一步地，所述无刷起发电机电动转速范围为0～30000r/min，发电转速范围为28000r/min～51000r/min。

进一步地，所述起动控制器采用270V高压直流供电，逆变出三相交流电给电机，驱动电机拖转发送机旋转；供电电压为270VDC，0～15000r/min；输出转矩≥7Nm，15000r/min～30000r/min，输出功率≥11kW。

进一步地，所述发电控制器在28000r/min～32000r/min转速范围内额定输出功率2kW，在32000r/min～51000r/min转速范围内额定输出功率4kW。

进一步地，所述无刷起发电机在起动和发电过程中，起发电机均通过输出转矩和发动机进行能量传递，通过电枢中的绕组引出线实现起发电机与外界电能的交换。

进一步地，所述无刷起发电机包括轴承、电枢、机壳、转子、前端盖和齿轮；所述转子通过轴承安装在机壳内对应电枢的位置，转子极数设计为四极，转子的右端连接齿轮，无刷起发电机均通过齿轮和发动机进行能量交换，所述前端盖将机壳的开口端封闭。

进一步地，所述转子上的磁钢通过左挡板、右挡板和护套固定在转轴的外圆周上，所述磁钢分为平行充磁磁钢和切向充磁磁钢，两种磁钢在圆周方向上间隔排布。