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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明涉及一种用于混合电推进发动机的flade叶轮盘构型，属于飞行器动力领域。本发明公开的flade叶轮盘，结构包括：从内环到外环的内叶轮、双侧轮毂发电机、双侧转差式电磁离合器、无线电能传输激励器和flade风扇，所述内叶轮和flade风扇靠双侧转差式电磁离合器和无轮毂双自由度传动装置连接，实现传动比的无级调节，所述轮毂发电机和转差式电磁离合器共用一块两磁极垂直的永磁铁，所述转差式电磁离合器采用无线电能传输激励器供电。本发明创造了一种无轮毂双自由度的内外环传动装置，并通过调节无线传输电能，可实现外涵风扇转速的无级控制，并利用内叶轮带转发电机作为电功率输出，实现了发动机在叶轮风扇和叶轮发电模式下的稳定工作和连续平稳过渡。

主权项：1.一种用于混合电推进发动机的flade叶轮盘构型，包括：从内环到外环的轴承1、内叶轮2、双侧轮毂发电机、双侧转差式电磁离合器、无轮毂双自由度传动装置、无线电能传输激励器和flade风扇，所述双侧轮毂发电机和双侧转差式电磁离合器是指进气轴向的前后两个侧面，所述内叶轮和flade风扇靠双侧转差式电磁离合器和无轮毂双自由度传动装置连接，实现传动比的无级调节，所述轮毂发电机和转差式电磁离合器共用一块两磁极相互垂直的永磁铁，在内叶轮叶冠的两侧安装有第一永磁铁4和第二永磁铁8，永磁铁两个相互垂直的磁面都对应安装有发电电磁铁和离合电磁铁，所述转差式电磁离合器采用无线电能传输激励器供电，并且电能通过整流器15转化成直流电直接作用在安装在flade风扇叶根处的第一离合电磁铁19和第二离合电磁铁11上，具有固定磁性的离合电磁铁吸附永磁铁并将flade风扇按一定转动比跟着内叶轮旋转，所述转动比的大小与离合电磁铁磁场强度和内叶轮转速有关；所述内叶轮2根据应用场景不同，为动力涡轮或内涵风扇，所述内叶轮2为动力涡轮时，flade叶轮盘安装在燃气涡轮和尾喷管之间，涡轮高温对永磁体磁性影响较大，力和扭矩沿着第一承力导叶20、外涵机匣、第二承力导叶21、尾喷管最后到动力涡轮进行传力传扭，悬臂状态的尾喷管传递压力给轴承固定轴7；所述内叶轮2为内涵风扇时，flade叶轮盘安装在进气道和压气机之间，温度对永磁体磁性影响较小，力和扭矩沿着第二承力导叶21、外涵机匣、第一承力导叶20传到进气道，悬臂状态的进气道传递压力给轴承固定轴7；所述两磁极相互垂直的永磁铁的具体形状，可为90°的扇形柱体，S磁极和N磁极相互垂直，并且两个磁面磁力最强，构造用于磁体紧凑安装下的大扭矩转差式电磁离合器的控制和大功率发电机的发电；所述无线电能传输可采用高效率和大功率的磁耦合谐振式无线电能传输技术，线圈大小可包络内叶轮2，整个内叶轮2内的磁通变化率不受内叶轮2和flade风扇转速的影响，构造用于减少flade风扇转速对传输电能大小的影响，即防止高flade风扇转速下的无线电能产生反向传电损耗，第一原线圈17共轴安装在内涵机匣轴线前侧，第二原线圈16共轴安装在内涵机匣轴线后侧，第一副线圈16和第二副线圈14分别共轴安装在风扇底部轴线前侧和轴线后侧，并随着flade风扇旋转，由于需要原线圈和副线圈的频率一样，其对应的可调电能的调节方式是调幅，所述线圈根据具体电能大小需求可选择单侧安装和双侧安装；所述的flade叶轮盘，包含叶轮发电和叶轮风扇模式，所述flade风扇具有转速传感器作为测量反馈量，并用于flade风扇转速的闭环控制，模态转换时，控制器控制内叶轮转速和无线传输电能大小，来实现flade叶轮盘在叶轮风扇和叶轮发电模式下稳定工作和连续平稳过渡，以内叶轮2为动力涡轮为例子说明，具体工作过程为：①叶轮发电模式：叶轮发电模式下，内叶轮转速，即动力涡轮转速NTurbine从零起动到自持转速A点，再逐渐加速到最大状态B点，此时安装在动力涡轮叶冠处的双侧轮毂发电机，旋转发电，产生大功率的电能传送出去；②叶轮发电模式过渡到叶轮风扇模式：实际过程中，发动机起动的最大状态转速比巡航状态转速要高，故对应的起动最大状态B点的转速比叶轮风扇模式下的转速高，控制器接收到模态转变的指令，开始缓慢的减少动力涡轮转速和逐渐增加激励电源的大小，当flade风扇转速增加到C点位置时，过渡结束；③叶轮风扇模式：flade叶轮盘工作在C点时，flade风扇工作在最佳气动稳态点，产生喷气推进力，在叶轮风扇模式下，flade风扇工作在最佳气动稳态点且不随动力涡轮转速NTurbine变化，即flade风扇工作在C-D曲线上；④叶轮风扇模式过渡到叶轮发电模式：控制器接收到模态转变的指令，开始缓慢的增加动力涡轮转速和逐渐减少激励电源的大小，最终稳定工作在B点；所述的叶轮风扇模式和发动机的巡航模式对应，所述的叶轮发电模式和涡轴模式相对应。

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百度查询： 南京航空航天大学 一种用于混合电推进发动机的flade叶轮盘构型