[發明專利]一種基于無軸輪緣磁懸浮風扇的分布式電動/發電一體化推進系統

在審

• 申請號: 202210363646.0
• 申請日: 2022-04-07
• 公開（公告）號: CN114837970A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 康林;楊文將;黃海峰;白明亮;徐存;姚軒宇;蔣承志
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;中國航空發動機研究院
• 主分類號: F04D25/08
• 分類號: F04D25/08;F03D9/11;F03D9/25;F04D27/00;F04D29/058;F04D29/38
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1.本發明屬于航空電推進技術領域，是一種基于無軸輪緣磁懸浮風扇的電動/發電一體化分布式推進技術方案，包括無軸輪緣磁懸浮風扇(1)、渦軸發電機(2)、集成控制器(3)、雙向逆變器(4)、蓄電池(5)、機載用電設備(6)；渦軸發電機(2)和蓄電池(5)通過集成控制器(3)驅動分布式無軸輪緣磁懸浮風扇(1)，為飛行器提供推力；無軸輪緣磁懸浮風扇(1)兼容推進、發電兩種工作模式并可相互轉換，以磁懸浮軸承代替機械軸承，采用環型轉子(8)構型，取消中心輪轂，并緊湊地集成永磁同步電機與電磁軸承；飛行器高空巡航飛行時通過雙向流動葉型(10)將部分分布式無軸輪緣磁懸浮風扇(1)調整為高空發電模式，采用集成控制器(3)中的最大功率點跟蹤算法得到最佳風能利用系數，最大化輸出電力向蓄電池(5)充電。

2.如權利要求1所述的一種基于無軸輪緣磁懸浮風扇的電動/發電一體化分布式推進系統，其特征在于，所述分布式無軸輪緣磁懸浮風扇(1)具有電動/發電兩種工作模式，渦軸發電機(2)和蓄電池(5)均可向集成控制器(3)供電，直接驅動分布布置的無軸輪緣磁懸浮風扇(1)產生推力，高空巡航狀態下部分無軸輪緣磁懸浮風扇(1)轉變為發電機工作模式，經由雙向逆變器(4)向蓄電池(5)充電，從而進一步提升高空風能利用率。

3.如權利要求1所述的一種基于無軸輪緣磁懸浮風扇的電動/發電一體化分布式推進系統，其特征在于，所述無軸輪緣磁懸浮風扇(1)由定子外殼結構(7)、環型轉子(8)、一體化風扇葉片組(9)、雙向流動葉形(10)組成，以磁懸浮軸承代替機械軸承，采用環型轉子(8)構型減少軸系結構尺寸與重量，降低推進阻力，有助于實現高轉速和支承結構輕質化，并提高推進器效率。

4.如權利要求1所述的一種基于無軸輪緣磁懸浮風扇的電動/發電一體化分布式推進系統，其特征在于，所述一體化風扇葉片組(9)采用兼容推進、發電能力的雙向流動葉型(10)，采用3D打印整體制造，以過盈配合裝配在環型轉子(8)中，改善推進系統加工工藝性。

5.如權利要求1所述的一種基于無軸輪緣磁懸浮風扇的電動/發電一體化分布式推進系統，其特征在于，集成控制器(3)在無軸輪緣磁懸浮風扇(1)發電狀態下采用最大功率點跟蹤算法，聯合使用最佳葉尖速比法和爬山搜索法，風速變化率小時使用最佳葉尖速比法計算并跟蹤最佳轉速獲得最大風能利用系數；風速變化率大時使用爬山搜索法實現最大風能利用系數的快速跟蹤，保證算法跟蹤速度和精度，提高了發電時風能利用效率，最大化回收能量并經過雙向逆變器(4)向蓄電池(5)充電。