專利名稱：微型燃氣輪機發(fā)電機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電和冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)裝備領(lǐng)域，特別涉及一種微型燃氣輪機發(fā)電機組。 背，技術(shù)
^型燃機的雛形可追溯至20世紀60年代，但作為一種新型的小型分布能源系統(tǒng)和電源 裝置的發(fā)展歷史則較短，目前國際市場微型燃機產(chǎn)品大多帶有回熱、變頻、高速電機等設(shè)施， 效率達到25%_29%，功率范圍為數(shù)十至數(shù)百千瓦。在國內(nèi)，微型燃機上應(yīng)用的高速永磁電機、 高效緊湊式回熱器、高速軸承等諸多高新技術(shù)均處于研究、試驗階段，而微型燃機發(fā)電機組 的研制在國內(nèi)尚處于摸索、研制的初級階段。

發(fā)明內(nèi)容
為了減小磁懸浮軸承的承載量，保證它運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，并且能確保轉(zhuǎn)子不失磁，延長電機的 使用壽命，本發(fā)明提供一種微型燃氣輪機發(fā)電機組。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的包括微型燃氣輪機和永磁電機，永磁電機的轉(zhuǎn)子和燃 氣輪機的轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器聯(lián)接形成機組轉(zhuǎn)子，永磁電機轉(zhuǎn)子和燃氣輪機轉(zhuǎn)子分別用一組磁懸 浮軸承支撐，永磁電機轉(zhuǎn)子用一對徑向磁懸浮軸承支撐，燃氣輪機轉(zhuǎn)子用一對徑向磁懸浮軸
承和一個軸向磁懸浮軸承支撐，徑向磁懸浮軸承徑向間隙為0.35 mm—0.45 mm，軸向磁懸浮軸 承處的軸向間隙為0.4咖一0.6 mm，微型燃氣輪機的壓氣機葉輪通過雙錐面壓緊與燃氣輪機 軸聯(lián)接，雙錐面的前錐套與壓氣機葉輪的前錐面配合，雙錐面的后錐套與壓氣機葉輪的后錐 面配合；燃氣輪機中的位于渦輪側(cè)的后輔助軸承其內(nèi)外套采用高溫軸承鋼，滾動體采用陶瓷 滾珠，輔助軸承的徑向間隙為O.l咖一0.2咖，軸向間隙為0.2mm—0.3mm，輔助軸承的徑向 間隙和軸向間隙均小于磁懸浮軸承徑向間隙和軸向間隙，起到保護作用；永磁電機中的永磁 體包有防護外套，滿足了電機轉(zhuǎn)子的高速工作，永磁體的最大應(yīng)力在25—40MPa左右，防護外 套的最大應(yīng)力在850—950MPa左右。
所述的防護外套表面設(shè)有寬0.5—1. 5 mm，深0. 5—1 mm的通風(fēng)螺旋槽，以增強軸流通風(fēng) 散熱效果。
所述的永磁電機的定子鐵心設(shè)有齒輪狀散熱片，并將發(fā)熱量較大的銅線直接暴露在氣流 通道中，溫度較低的空氣從定子鐵心流過，帶走電機的發(fā)熱量，確保轉(zhuǎn)子不失磁。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用剛性轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，減小了磁懸浮軸承的承載量；輔助滾 動軸承的選用，保證磁懸浮軸承啟動快、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，并能起到保護作用；采用螺旋槽通風(fēng)結(jié)構(gòu)和齒形散熱片結(jié)構(gòu)，有效的保證電機散熱和冷卻，延長了電機的使用壽命，確保轉(zhuǎn)子不失 磁，燃氣輪機轉(zhuǎn)子和永磁電機轉(zhuǎn)子同軸，整個發(fā)電機組只有一個運動部件，可靠性大大加強， 并且尺寸顯著減小，重量減輕。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為永磁電機結(jié)構(gòu)示意圖3為燃氣輪機結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖5為壓氣機葉輪與燃氣輪機軸的聯(lián)接結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為電機轉(zhuǎn)子外套螺旋槽通風(fēng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為電機定子鐵心散熱片結(jié)構(gòu)示意圖中l(wèi).徑向磁懸浮軸承，2.聯(lián)軸器，3.軸向磁懸浮軸承，4.單管燃燒室，5.波紋管， 6.蝸殼，7.向心渦輪，8.分體式鈑翅回熱器，9.離心壓氣機，IO.永磁電機，ll.滾動軸承， 12.后滾動軸承，13.防護外套，14.永磁體，15.前錐套，16.壓氣機葉輪，17.后錐套。
具體實施例方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明
實施例l:如圖l所示，為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明選用95KW微型燃氣輪機發(fā)電機 組，其主機采用單級全徑流式葉輪機(向心式透平和離心式壓氣機)、單管燃燒室4、分體式 鈑翅回熱器8、永磁電機IO、磁懸浮軸承。永磁電機10安放在離心壓氣機9前，單管燃燒室 4旁路安裝，分體式鈑翅回熱器8裝置位于向心式透平之后。
根據(jù)磁懸浮軸承在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)要求為剛性轉(zhuǎn)子，將機組轉(zhuǎn)子分成兩部分，電機轉(zhuǎn)子 和燃氣輪機轉(zhuǎn)子通過膜盤撓性聯(lián)軸器2聯(lián)接。兩個轉(zhuǎn)子分別支撐在兩組磁懸浮軸承上，永磁 電機轉(zhuǎn)子用一對徑向磁懸浮軸承1支撐，燃氣輪機轉(zhuǎn)子用一對徑向磁懸浮軸承1和一個承受 轉(zhuǎn)子軸向力的軸向磁懸浮軸承3支撐。壓氣機葉輪16與燃氣輪機軸的聯(lián)接采用雙錐面壓緊的 聯(lián)接結(jié)構(gòu)，即前錐套15與壓氣機葉輪16的前錐面配合，后錐套17與壓氣機葉輪16的后錐 面配合，來保證為剛性轉(zhuǎn)子。
在永磁電機IO轉(zhuǎn)子軸兩端采用兩個一樣的滾動軸承11支撐，燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸兩端采用 滾動軸承1和后滾動軸承12共同支撐。在電磁軸承正常工作時，輔助軸承不工作，當停止或 中斷電磁力時，輔助軸承才工作。輔助軸承的徑向間隙為0.15mm，軸向游隙為0.25,，而 徑向磁懸浮軸承l(wèi)的徑向間隙為0.4mm，軸向磁懸浮軸承3的軸向間隙為0.5mm，輔助軸承的徑向間隙和軸向游隙均小于磁懸浮軸承對應(yīng)的徑向間隙和軸向間隙，起到保護作用。位于 渦輪側(cè)的后滾動軸承12環(huán)境溫度高，選用了帶陶瓷球、內(nèi)外套為高溫軸承鋼的滾動軸承，永 磁電機10設(shè)有專門風(fēng)道直接通過定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙，并在防護外套13表面加工出寬1 mm、 深0. 5 mm的通風(fēng)螺旋槽，以增強軸流通風(fēng)散熱效果，另外采用強迫風(fēng)冷方式，由高速冷空氣 直接吹拂定子繞組和鐵心表面，再加上定子鐵心的齒輪狀散熱片結(jié)構(gòu)，大大增加了散熱面積。 95KW微型燃氣輪機發(fā)電機組設(shè)有控制系統(tǒng)，能完成使機組從啟動帶轉(zhuǎn)、點火、加速直至 額定狀態(tài)以及停車全過程及各種狀態(tài)的自動控制，并將輸入發(fā)電力為頻率lKHz，發(fā)電電壓 400V的三相交流電，轉(zhuǎn)化為輸出為頻率為50Hz，電壓380V的三相四線制交流電；機組還設(shè) 有燃油系統(tǒng)，根據(jù)燃機工作狀態(tài)的不同，改變所提供燃油的流量，并在緊急條件下切斷燃油 供給。
權(quán)利要求
1、一種微型燃氣輪機發(fā)電機組，包括微型燃氣輪機和永磁電機，其特征在于永磁電機的轉(zhuǎn)子和燃氣輪機的轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器聯(lián)接形成發(fā)電機組轉(zhuǎn)子，永磁電機轉(zhuǎn)子和燃氣輪機轉(zhuǎn)子分別用一組磁懸浮軸承支撐，微型燃氣輪機的壓氣機葉輪通過雙錐面壓緊與燃氣輪機軸聯(lián)接，雙錐面的前錐套與壓氣機葉輪的前錐面配合，雙錐面的后錐套與壓氣機葉輪的后錐面配合；燃氣輪機中的位于渦輪側(cè)的后輔助軸承其內(nèi)外套采用高溫軸承鋼，滾動體采用陶瓷滾珠；永磁電機中的永磁體外包有防護外套。
2、 按權(quán)利要求1所述的微型燃機發(fā)電機組，其特征在于所述的永磁電機轉(zhuǎn)子用一對徑向磁懸 浮軸承支撐，燃氣輪機轉(zhuǎn)子用一對徑向磁懸浮軸承和一個軸向磁懸浮軸承支撐。
3、 按權(quán)利要求1所述的微型燃機發(fā)電機組，其特征在于所述的在防護外套表面設(shè)有通風(fēng)螺旋 槽。
4、 按權(quán)利要求1所述的微型燃機發(fā)電機組，其特征在于所述的永磁電機的定子鐵心設(shè)有齒輪 狀散熱片。
全文摘要
一種微型燃氣輪機發(fā)電機組，涉及發(fā)電和冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)裝備領(lǐng)域，包括微型燃氣輪機和永磁電機，永磁電機的轉(zhuǎn)子和燃氣輪機的轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器聯(lián)接形成發(fā)電機組轉(zhuǎn)子，永磁電機轉(zhuǎn)子和燃氣輪機轉(zhuǎn)子分別用一組磁懸浮軸承支撐，微型燃氣輪機壓氣機葉輪通過雙錐面壓緊與燃氣輪機軸聯(lián)接，雙錐面的前錐套與壓氣機葉輪的前錐面配合，雙錐面的后錐套與壓氣機葉輪的后錐面配合；燃氣輪機中的位于渦輪側(cè)的后輔助軸承其內(nèi)外套采用高溫軸承鋼，滾動體采用陶瓷滾珠；永磁電機中的永磁體包有防護外套，永磁電機的定子鐵心設(shè)有齒輪狀散熱片，本發(fā)明保證微型燃機運行平穩(wěn)，同時延長電機的壽命。
文檔編號H02K1/32GK101413440SQ20081022904
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者于文懷, 侯英奎, 包宏強, 衛(wèi)寶華, 栓 張, 董正剛, 鄧北辰, 陳克杰, 鴿 高 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司