[發(fā)明專利]一種高功率密度發(fā)電系統(tǒng)電機軸結(jié)構(gòu)與工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011154673.4
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112332597B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王正;馬同玲;王力國;趙偉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京動力機械研究所
• 主分類號: H02K7/00
• 分類號: H02K7/00;H02K1/28;H02K15/02;F16D1/08;F16C35/02;F16C3/02;F04D29/32;F01D5/02
• 代理公司: 中國兵器工業(yè)集團公司專利中心 11011
• 代理人: 周恒

本發(fā)明涉及一種高功率密度發(fā)電系統(tǒng)電機軸結(jié)構(gòu)與工藝，該結(jié)構(gòu)包括端蓋軸套、端蓋軸、磁芯、護套軸和護套軸套。在確定電機轉(zhuǎn)子組件即端蓋軸套、端蓋軸、磁芯、護套軸和護套軸套的尺寸參數(shù)的基礎(chǔ)上，完成電機轉(zhuǎn)子組件的加工。首先進行護套軸與磁芯的裝配，其次進行端蓋軸同護套軸、磁芯的裝配，然后進行端蓋軸套同端蓋軸的裝配以及護套軸套同護套軸的裝配，最后進行電機轉(zhuǎn)子的整體加工。該電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可以增強轉(zhuǎn)子的整體剛度，提高電機轉(zhuǎn)子最高工作轉(zhuǎn)速，提升電機的功率密度；同時，可以降低電機轉(zhuǎn)子制造難度，保證電機轉(zhuǎn)子動平衡精度以及安裝精度，提高電機的工作可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于閉式布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種高功率密度發(fā)電系統(tǒng)電機軸結(jié)構(gòu)與工藝。

背景技術(shù)

閉式布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)作為一種新型動力形式，能夠借助某種氣體工質(zhì)在閉式條件下通過吸收熱量、膨脹做功、放熱和壓縮等熱力循環(huán)過程實現(xiàn)熱能向電能的轉(zhuǎn)換。典型的閉式布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上主要包括渦輪、壓氣機、電機、回?zé)崞鞯炔考?/p>

電機作為閉式布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件之一，是系統(tǒng)實現(xiàn)機械能向電能高效轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件，對整個發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行、可靠性與壽命有著十分重要的影響。電機轉(zhuǎn)子作為閉式布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)電機中的高速旋轉(zhuǎn)部件，轉(zhuǎn)速可達幾萬轉(zhuǎn)/分；為提高閉式布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的功率密度，有的電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速甚至達到十萬轉(zhuǎn)/分以上，電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生故障，不僅會導(dǎo)致電機無法正常工作，而且會引起閉式布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的損壞。

閉式布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的電機轉(zhuǎn)子通常采用永磁體材料，由于永磁體材料強度較低，為提高電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，需要在電機轉(zhuǎn)子的永磁體外側(cè)加裝金屬護套，以提高轉(zhuǎn)子的整體強度。電機轉(zhuǎn)子加裝金屬護套后，為實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子為發(fā)動機轉(zhuǎn)子之間的連接，需要采用聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)，但是聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)的應(yīng)用不僅會增大閉式布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的體積和重量，還會加大電機轉(zhuǎn)子與發(fā)動機轉(zhuǎn)子的制造與裝配難度，特別是對于高速轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

因此，針對閉式布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點，通過合理設(shè)計轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，既可以保證電機轉(zhuǎn)子的高轉(zhuǎn)速工作可靠性，又可以降低加大電機轉(zhuǎn)子與發(fā)動機轉(zhuǎn)子的制造與裝配難度，提高閉式布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的功率密度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對閉式布雷頓循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，提出一種高功率密度發(fā)電系統(tǒng)電機軸結(jié)構(gòu)與工藝。該電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包括端蓋軸套、端蓋軸、磁芯、護套軸、護套軸套。根據(jù)高功率密度熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)電機的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，在確定端蓋軸套、端蓋軸、磁芯、護套軸和護套軸套的尺寸參數(shù)的基礎(chǔ)上，完成電機轉(zhuǎn)子組件的加工。首先進行護套軸與磁芯的裝配，其次進行端蓋軸同護套軸、磁芯的裝配，然后進行端蓋軸套同端蓋軸的裝配以及護套軸套同護套軸的裝配，最后進行電機轉(zhuǎn)子的整體加工。該電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可以增強電機轉(zhuǎn)子的整體剛度，提高電機轉(zhuǎn)子的最高工作轉(zhuǎn)速，提升電機的功率密度，可以降低電機轉(zhuǎn)子的加工制造難度，充分保證電機轉(zhuǎn)子動平衡精度以及安裝精度。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種高功率密度發(fā)電系統(tǒng)電機軸結(jié)構(gòu)，包括端蓋軸套、端蓋軸、磁芯、護套軸、護套軸套。

所述端蓋軸套外側(cè)有同軸承相配合的圓柱面，所述端蓋軸套的一側(cè)端面及圓柱面同端蓋軸的環(huán)形槽相配合，所述端蓋軸套的中心部位有與端蓋軸的光軸相裝配的通孔；

所述端蓋軸一側(cè)有同磁芯和護套軸裝配的圓柱形凸臺，所述端蓋軸的另一側(cè)有與端蓋軸套裝配的環(huán)形槽和光軸，所述端蓋軸上的光軸可與葉輪部件相裝配，所述端蓋軸的圓柱形凸臺上沿周向均布有通孔；

所述磁芯為實心圓柱體，所述磁芯安裝在護套軸的套筒內(nèi)，所述磁芯的兩端分別與護套軸的套筒底部和端蓋軸上的圓柱形凸臺端面貼合；

所述護套軸一側(cè)有安裝磁芯和與端蓋軸的圓柱形凸臺相裝配的套筒，所述護套軸的另一側(cè)有與護套軸套裝配的環(huán)形槽和光軸，所述護套軸的光軸可與葉輪部件相裝配，所述護套軸的套筒底部沿周向均布有通孔；