一种航空三级式无刷发电机的散热结构的制作方法

1.本发明涉及航空发电机技术领域，尤其是涉及一种航空三级式无刷发电机的散热结构。


背景技术：

2.随着飞机电气化的发展，我们对飞机中的发电系统的工作效率、发电功率、可靠性、可操作性与可维护性等方面的要求也在逐步提高。而三级发电机因其成熟的结构与独特的性能优势已经成为航空系统中电源的起动与发电一体化的首选。在三级发电机高速运转的过程中，如果其内部产生的热量无法及时排出，过高温将会导致绕组绝缘失效，转子的温度过高会导致永磁体退磁，将会对三级发电机的性能产生严重的负面影响，甚至会导致三级发电机的损坏。
3.目前风冷散热系统是三级发电机比较常见的散热方式，这种方案具有运行成本低、可靠性高的优点。风冷散热可以分为自然风冷和强迫风冷。自然风冷采用在电动机外加装散热片的方法，实现三级发电机的机壳与附近的空气实现热交换。强迫风冷就是在发电机机体上安装电风扇来进行散热。但是散热片的散热速度比较慢，散热效果不明显；散热风扇虽然能使发电机内部与外部实现空气对流，降低发电机的温度，但是无法根据发电机的实时温度调节风扇风速的大小。
4.例如现有技术公开了一种航空发电机的冷却结构，申请号为cn201921913746.6包括壳体，所述壳体内部固定连接有机体，且壳体内部连接有透气格栅，所述壳体顶端固定连接有连接板块。本实用新型中，在防护机构的作用下，当发电机过热时，则使得气囊对其热量进行吸收一部分，从而使得气囊膨胀，则使得伸缩内杆通过第三滑块在固定外杆内壁开设的第三滑槽上进行向上滑动，则使得伸缩内杆顶端连接的第一活动轴连接的第二活动杆通过第二滑块底端连接的第一活动轴进行向上转动与之壳体的顶端进行贴合，则此时第二滑块被推动在第二滑槽上向壳体的内壁反向进行移动，同时第一活动杆连接的第一滑块在第一滑槽上向下滑行，从而使得活动板对其透气格栅进行盖合。
5.上述方案中，通过设置气囊作为控制热量聚集部件，使得热量的边界尽量维持在壳体内，防止发电机的热量过高触及到边围的其他的构件，以此进行其他部件的保护；但其进行热量聚拢的手段无法避免热辐射的进行，实际应用过程中，虽然通过散热风扇能够对壳体内进行散热，但先聚集再散热的思路依然存在散热效率低，发电机整体散热效果不理想的缺陷。


技术实现要素：

6.针对背景技术中提到的现有技术中三级发电机的散热方案散热效率低、散热效果不明显等问题，本技术提供了一种航空三级式无刷发电机的散热结构，将散热风扇的流道进行优化，采用变挡式散热辅助机构在发电机后部根据发电机运行负荷程度不同进行自动分挡散热，使得发电机在不同工作状态下均具备较好的散热效率。
7.为了实现上述目的，本发明公开了一种航空三级式无刷发电机的散热结构，包括设置于电机本体尾部的后轴，所述电机本体尾部设置有变挡式散热辅助机构，所述变挡式散热辅助机构包括设置于后轴上的散热风扇；所述变挡式散热辅助机构包括设置于所述散热风扇后方的至少两层导风罩；靠近散热风扇的导风罩与散热风扇之间设置有温控调节件，相邻导风罩之间设置有风道控制件。发电机工作时带动散热风扇转动，所述散热风扇的转速随电机转速变化而变化，所述变挡式散热辅助机构根据温控调节件的反馈自动调节风道结构，从而提高散热效果，将散热效率分挡，既能在发电机热量较高时及时散热，也能在发电机低负宰工作或是闲置时避免外部灰尘侵入影响其使用寿命和后续散热性能。
8.进一步的，所述变档位式辅助散热机构包括套设于电机本体尾部的外壳，所述导风罩包括滑动设置于外壳内的内导风罩；所述内导风罩远离散热风扇的一侧设置有外导风罩；所述温控调节件设置于散热风扇与内风罩之间。所述导风罩通过若干层轴向分布的内导风罩及外导风罩组成，通过温控调节件可以驱动内风罩在轴向上移动以联动外导风罩从而改变风道结构，进而根据发电机工作时长及负荷的变化改变散热效率。
9.作为优选，所述内导风罩上设置有间隔分布的内出风空叶和内阻风实叶；所述内导风罩上设置有间隔分布的外出风空叶和外阻风实叶；所述外阻风实叶与内阻风实叶一一对应设置；所述外阻风实叶的平均宽度大于内阻风实叶。所述内导风罩与外导风罩均是由出风空叶和阻风实叶组成的，散热风扇提供的气流有出风空叶排出，而由于外阻风实叶的在周向上的平均宽度大于内阻风实叶，相应的，外出风空叶的在周向上的平均宽度就小于内出风空叶，因此在排风散热时，自内出风空叶到达外出风空叶的气流流径被缩小，流速增加，有利于增大对流传热系数，在发电机处于低负荷工作状态运行时，由于后轴转速有限，采用较小流径，较大流速的风冷模式更利于散热效果提高。
10.作为优选，所述外阻风实叶包括有外轮廓框，所述外轮廓框内对称设置有左半叶和右半叶，所述左半叶和右半叶分别铰接外轮廓框形成对开式结构；所述风道控制件包括设置于内风罩靠近外风罩一侧的推动杆，所述推动杆对应各个外阻风实叶的左半叶与右半叶的对开线设置；所述推动杆尾部设置有热膨胀件。所述外阻风实叶为中部可开合结构，通过内风罩靠近外风罩一侧所设置的推动杆可将左半叶与右半叶向两侧外推打开，从而增大外风罩的散热面积，使得单位时间内流过变挡式散热辅助机构的气流被提升，这对于处于满载运行的发电机，或者运行时间足够长的工况下散热效率得到保证。所述热膨胀件能够受发电机热辐射影响产生结构变化，当后轴处的热量聚集到热膨胀件持续增大过程中，热膨胀件将推动杆逐渐推至对开式结构的左半叶与右半叶之间，使得外阻风实叶被逐步推开，从而提高满载运行的发电机散热效果，而随着散热好转，热膨胀件收缩，此时推动杆随内导风罩回退，外阻风实叶关闭，恢复到常规散热模式，在电机低负荷运转的情况下获得较好的散热效果。
11.作为优选，所述风道控制件为弹性复位件。所述弹性复位件能够在热膨胀件收缩后将内导风罩推回初始位置。
12.进一步的，所述左半叶远离右半叶的一侧与外轮廓框之间设置有扭簧；所述右半叶远离左半叶的一侧与外轮廓框之间设置有扭簧。所述扭簧用于将左半叶和右半叶分别复位至闭合位置。
13.作为优选，所述外壳内壁沿周向设置有散热风道，所述内导风罩滑动连接散热风
道，相邻散热风道之间沿轴向设置有冷却管。所述内导风罩沿轴向滑动设置，而冷却管既能作为散热风道的隔断布置，又能辅助携带热量排出。
14.作为优选，所述冷却管一端形成管网，所述管网连接有覆盖于定子端部绕组上的导热体，所述冷却管另一端贯穿外壳并连接有冷却液循环机构，所述冷却液循环机构连通于导热体上的管网。所述冷却液循环机构将冷却液通过冷却液管及官网在外壳内进行循环，以此辅助散热风扇进行快速散热。
15.作为优选，所述外导风罩远离内导风罩的一侧设置有阻尘网，所述阻尘网可拆卸连接于外壳。所述阻尘网用于配合变挡式散热辅助机构对灰尘进行阻隔吸附，避免散热风扇因切割空气产生静电而附着灰尘过多影响散热效率。
16.因此，本发明具有如下有益效果：（1）将散热风扇的流道进行优化，采用变挡式散热辅助机构在发电机后部根据发电机运行负荷程度不同进行自动分挡散热，使得发电机在不同工作状态下均具备较好的散热效率；（2）通过温控调节件可以驱动内风罩在轴向上移动以联动外导风罩从而改变风道结构，进而根据发电机工作时长及负荷的变化改变散热效率；（3）在发电机处于低负荷工作状态运行时，由于后轴转速有限，采用较小流径，较大流速的风冷模式更利于散热效果提高；（4）内导风罩沿轴向滑动设置，而冷却管既能作为散热风道的隔断布置，又能辅助携带热量排出。
附图说明
17.附图1是本发明的主视图。
18.附图2是图1中外导风罩的结构示意图。
19.附图3是图1中内导风罩的结构示意图。
20.1电机本体、2后轴、3变挡式散热辅助机构、31外壳、4散热风扇、5温控调节件、6风道控制件、7内导风罩、71内出风空叶、72内阻风实叶、8外导风罩、81外出风空叶、82外阻风实叶、821外轮廓框、822左半叶、823右半叶、83推动杆、9阻尘网、11散热风道、12扭簧、13冷却管、14管网。
具体实施方式
21.下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
22.实施例1如图1所示，本发明公开了一种航空三级式无刷发电机的散热结构，包括设置于电机本体1尾部的后轴2，所述电机本体1尾部设置有变挡式散热辅助机构3，所述变挡式散热辅助机构3包括设置于后轴2上的散热风扇4；所述变挡式散热辅助机构3包括设置于所述散热风扇4后方的至少两层导风罩；靠近散热风扇4的导风罩与散热风扇4之间设置有温控调节件5，相邻导风罩之间设置有风道控制件6。所述变档位式辅助散热机构包括套设于电机本体1尾部的外壳31，所述导风罩包括滑动设置于外壳31内的内导风罩7；所述内导风罩7远离散热风扇4的一侧设置有外导风罩8；所述温控调节件5设置于散热风扇4与内风罩之间。
23.发电机工作时带动散热风扇4转动，所述散热风扇4的转速随电机转速变化而变化，所述变挡式散热辅助机构3根据温控调节件5的反馈自动调节风道结构，从而提高散热效果，将散热效率分挡，既能在发电机热量较高时及时散热，也能在发电机低负宰工作或是闲置时避免外部灰尘侵入影响其使用寿命和后续散热性能。所述导风罩通过若干层轴向分布的内导风罩7及外导风罩8组成，通过温控调节件5可以驱动内风罩在轴向上移动以联动外导风罩8从而改变风道结构，进而改变散热效率。
24.如图2、3所示，所述内导风罩7上设置有间隔分布的内出风空叶71和内阻风实叶72；所述内导风罩7上设置有间隔分布的外出风空叶81和外阻风实叶82；所述外阻风实叶82与内阻风实叶72一一对应设置；所述外阻风实叶82的平均宽度大于内阻风实叶72。所述外阻风实叶82包括有外轮廓框821，所述外轮廓框821内对称设置有左半叶822和右半叶823，所述左半叶822和右半叶823分别铰接外轮廓框821形成对开式结构；所述风道控制件6包括设置于内风罩靠近外风罩一侧的推动杆83，所述推动杆83对应各个外阻风实叶82的左半叶822与右半叶823的对开线设置；所述推动杆83尾部设置有热膨胀件。所述风道控制件6为弹性复位件。
25.所述内导风罩7与外导风罩8均是由出风空叶和阻风实叶组成的，散热风扇4提供的气流有出风空叶排出，而由于外阻风实叶82的在周向上的平均宽度大于内阻风实叶72，相应的，外出风空叶81的在周向上的平均宽度就小于内出风空叶71，因此在排风散热时，自内出风空叶71到达外出风空叶81的气流流径被缩小，流速增加，有利于增大对流传热系数，在发电机处于低负荷工作状态运行时，由于后轴2转速有限，采用较小流径，较大流速的风冷模式更利于散热效果提高。所述外阻风实叶82为中部可开合结构，通过内风罩靠近外风罩一侧所设置的推动杆83可将左半叶822与右半叶823向两侧外推打开，从而增大外风罩的散热面积，使得单位时间内流过变挡式散热辅助机构3的气流被提升，这对于处于满载运行的发电机，或者运行时间足够长的工况下散热效率得到保证。所述热膨胀件能够受发电机热辐射影响产生结构变化，当后轴2处的热量聚集到热膨胀件持续增大过程中，热膨胀件将推动杆83逐渐推至对开式结构的左半叶822与右半叶823之间，使得外阻风实叶82被逐步推开，从而提高满载运行的发电机散热效果，而随着散热好转，热膨胀件收缩，此时推动杆83随内导风罩7回退，外阻风实叶82关闭，恢复到常规散热模式，在电机低负荷运转的情况下获得较好的散热效果。所述弹性复位件能够在热膨胀件收缩后将内导风罩7推回初始位置。所述左半叶822远离右半叶823的一侧与外轮廓框821之间设置有扭簧12；所述右半叶823远离左半叶822的一侧与外轮廓框821之间设置有扭簧12。所述扭簧12用于将左半叶822和右半叶823分别复位至闭合位置。
26.本实施例中，外导风罩8数目为一，内导风罩7数目同样为一；变挡式散热辅助机构3工作过程如下：首先发电机启动开始工作，后轴2同步转动进行散热，此时外导风罩8的外阻风实叶82保持闭合状态；随着发电机工作时间的推移或是发电机工作载荷提升，机器产生的热量聚集，热膨胀件受热开始膨胀，内导风罩7受热膨胀件挤压向后导风罩滑动，内导风罩7上的推动杆83推动外导风罩8的左半叶822和右半叶823向外打开，外阻风实叶82开启，变挡式散热辅助机构3的出风量提升，散热效率增加，热量逐步释出，热膨胀件热量下降逐步收缩，左半叶822和右半叶823上设置的扭簧12弹性力释放，所述弹性复位件配合扭簧12共同将内导风罩7复位，外阻风实叶82关闭，等待机器热量再次集聚进行工作循环。
27.实施例2所述外壳31内壁沿周向设置有散热风道11，所述内导风罩7滑动连接散热风道11，相邻散热风道11之间沿轴向设置有冷却管13。所述冷却管13一端形成管网14，所述管网14连接有覆盖于定子端部绕组上的导热体，所述冷却管13另一端贯穿外壳31并连接有冷却液循环机构，所述冷却液循环机构连通于导热体上的管网14。所述外导风罩8远离内导风罩7的一侧设置有阻尘网9，所述阻尘网9可拆卸连接于外壳31。
28.所述内导风罩7沿轴向滑动设置，而冷却管13既能作为散热风道11的隔断布置，又能辅助携带热量排出。所述冷却液循环机构将冷却液通过冷却液管及官网在外壳31内进行循环，以此辅助散热风扇4进行快速散热。所述阻尘网9用于配合变挡式散热辅助机构3对灰尘进行阻隔吸附，避免散热风扇4因切割空气产生静电而附着灰尘过多影响散热效率。

技术特征：
1.一种航空三级式无刷发电机的散热结构，包括电机本体，其特征在于，电机本体尾部设置有后轴，所述电机本体尾部设置有变挡式散热辅助机构，所述变挡式散热辅助机构包括设置于后轴上的散热风扇；所述变挡式散热辅助机构包括设置于所述散热风扇后方的至少两层导风罩；靠近散热风扇的导风罩与散热风扇之间设置有温控调节件，相邻导风罩之间设置有风道控制件。2.根据权利要求1所述的一种航空三级式无刷发电机的散热结构，其特征在于，所述变档位式辅助散热机构包括套设于电机本体尾部的外壳，所述导风罩包括滑动设置于外壳内的内导风罩；所述内导风罩远离散热风扇的一侧设置有外导风罩；所述温控调节件设置于散热风扇与内风罩之间。3.根据权利要求2所述的一种航空三级式无刷发电机的散热结构，其特征在于，所述内导风罩上设置有间隔分布的内出风空叶和内阻风实叶；所述内导风罩上设置有间隔分布的外出风空叶和外阻风实叶；所述外阻风实叶与内阻风实叶一一对应设置；所述外阻风实叶的平均宽度大于内阻风实叶。4.根据权利要求3所述的一种航空三级式无刷发电机的散热结构，其特征在于，所述外阻风实叶包括有外轮廓框，所述外轮廓框内对称设置有左半叶和右半叶，所述左半叶和右半叶分别铰接外轮廓框形成对开式结构；所述风道控制件包括设置于内风罩靠近外风罩一侧的推动杆，所述推动杆对应各个外阻风实叶的左半叶与右半叶的对开线设置；所述推动杆尾部设置有热膨胀件。5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种航空三级式无刷发电机的散热结构，其特征在于，所述风道控制件为弹性复位件。6.根据权利要求4所述的一种航空三级式无刷发电机的散热结构，其特征在于，所述左半叶远离右半叶的一侧与外轮廓框之间设置有扭簧；所述右半叶远离左半叶的一侧与外轮廓框之间设置有扭簧。7.根据权利要求2所述的一种航空三级式无刷发电机的散热结构，其特征在于，所述外壳内壁沿周向设置有散热风道，所述内导风罩滑动连接散热风道，相邻散热风道之间沿轴向设置有冷却管。8.根据权利要求7所述的一种航空三级式无刷发电机的散热结构，其特征在于，所述冷却管一端形成管网，所述管网连接有覆盖于定子端部绕组上的导热体，所述冷却管另一端贯穿外壳并连接有冷却液循环机构，所述冷却液循环机构连通于导热体上的管网。9.根据权利要求2所述的一种航空三级式无刷发电机的散热结构，其特征在于，所述外导风罩远离内导风罩的一侧设置有阻尘网，所述阻尘网可拆卸连接于外壳。

技术总结
本发明公开了一种航空三级式无刷发电机的散热结构，包括设置于电机本体尾部的后轴，所述电机本体尾部设置有变挡式散热辅助机构，所述变挡式散热辅助机构包括设置于后轴上的散热风扇；所述变挡式散热辅助机构包括设置于所述散热风扇后方的至少两层导风罩；靠近散热风扇的导风罩与散热风扇之间设置有温控调节件，相邻导风罩之间设置有风道控制件。将散热风扇的流道进行优化，采用变挡式散热辅助机构在发电机后部根据发电机运行负荷程度不同进行自动分挡散热，使得发电机在不同工作状态下均具备较好的散热效率。均具备较好的散热效率。均具备较好的散热效率。


技术研发人员：武新章 潘建臣 张冬冬 郭平辉 郁腾 乙加伟
受保护的技术使用者：浙江超精电机科技有限公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/9/23