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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明涉及一种基于增压叶轮盘驱动的行星齿轮式动力组件及方法，属于飞行器动力领域。本发明公开的组件包括：动力涡轮驱动轴、内涵增压叶轮盘4、行星齿轮传动机构2、风扇1、功率输出轴3、模式转换机构，所述模式转换机构包括辅助电机5和电磁离合器8，风扇1与行星架固连24，功率输出轴3由行星齿轮传动机构的齿圈23驱动，控制方法兼顾了涡轴恒速调总距和涡扇变转速的控制特点。本发明基于行星齿轮传动机构2和模式转换机构，实现了风扇推进或轴功率输出的单模式最大能力驱动，和主动控制下的模式间的连续平稳转换，解决了负载突变问题，以及具有模式转换机构断电的经济巡航优势，并且所提出的控制方法解决了涡轴和涡扇模式之间的控制矛盾。

主权项：1.一种基于增压叶轮盘驱动的行星齿轮式动力组件，包括：动力涡轮驱动轴、内涵增压叶轮盘4、行星齿轮传动机构2、风扇1、功率输出轴3、模式转换机构和滑油润滑箱6，所述内涵增压叶轮盘4包括进气锥41、内涵风扇42和旋转环43，所述进气锥41上设有多片内涵风扇42，内涵风扇42叶顶处设有整圈的旋转环43，所述同旋转环43采用对流换热系数高的材料和结构，所述模式转换机构包括辅助电机5和电磁离合器8，所述行星齿轮传动机构2包括太阳轮21、行星齿轮22、齿圈23和行星架24，所述旋转环43上套有太阳轮21，所述齿圈23靠近后流道侧的环壁面上设有多个齿圈锁孔231，所述行星架24为带U型槽的圆环结构，行星架24圆环内壁面上设有多个行星架锁孔241，所述多个齿圈锁孔231和多个行星架锁孔241所形成的圆环间隙之间无接触安装有多个电磁离合器8，风扇1安装在行星架24的外圆环面上，构造用于实现内涵增压叶轮盘4、行星齿轮传动机构2和风扇1紧凑地处在同一个旋转平面，所述风扇1后流道安装有固定在外涵机匣71内壁面的风扇导叶72，齿圈23在和多个行星齿轮传动连接的同时，还通过额外的并联输出轴驱动齿321和辅助电机驱动齿54分别与功率输出轴3和辅助电机5连接，功率输出轴3由行星齿轮传动机构的齿圈23驱动，给定不同的电源信号辅助电机5可驱动和制动齿圈23，所述齿圈23内环齿面上环形阵列有多个辅助电机5，所述的一种基于增压叶轮盘驱动的行星齿轮式动力组件布置在涡轮喷气核心机的高压压气机前部，构成一体化涡轴涡扇发动机新构型，所述一体化涡轴涡扇发动机新构型从左到右包括动力组件、可调导叶多级轴流压气机、环形燃烧室、可调导向器燃气涡轮、动力涡轮和面积可调尾喷管，动力涡轮通过动力涡轮驱动轴连接到内涵增压叶轮盘4，以驱动太阳轮21旋转；所述功率输出轴3包括第一输出轴31、第二输出轴32、第一支撑33、第二支撑34、挡油环35和套筒36，所述第二输出轴32的输出轴驱动齿321和齿圈23内齿啮合，固定在滑油润滑箱6内壁面的第一支撑33和第二支撑34构成第二输出轴32的双支撑结构，第二输出轴32和两支撑之间两轴承连接，两轴承之间采用套筒36和轴肩进行轴承的轴向固定，所述套筒36设有油槽，所述挡油环35套在第二输出轴32上，并通过螺栓安装在滑油润滑箱6靠近前流道的端面的外壁面上，挡油环35安装面上设有内凸环，抵在第一轴承的外环上，用于轴承的轴向固定，第二输出轴32通过端面的齿轮将动力传给第一输出轴31；所述辅助电机5包括永磁铁转子53、线圈铁芯定子52、辅助电机驱动齿54、挡油盖51、电机导线54和定子支撑61，所述辅助电机驱动齿54和齿圈23内齿啮合，并驱动辅助电机旋转，所述定子支撑61安装在滑油润滑箱6的内壁面上，并支撑整个电机，所述挡油盖51通过螺栓安装在滑油润滑箱6靠近前流道的端面的外壁面上，打开挡油盖51可检查机是否故障，卸装滑油润滑箱6靠近前流道的端面可进行辅助电机5的替换；所述电磁离合器8包括衔铁81、线圈82、铁芯83、弹簧84和安装头85，所述线圈82套在铁芯81外，所述衔铁81上设有凸环811并套在铁芯83的通孔内，凸环811和铁芯83的端部连接有多个弹簧84，所述安装头85固定在滑油润滑油箱6靠近后流道的端面内壁上，所述电磁离合器8具有三种模式，包括用于经济巡航的无电流的涡扇模式、中间电流的过渡模式和最大电流的涡轴模式，涡扇模式时衔铁81仅靠弹簧力向下弹出嵌入到齿圈锁孔231内，从而锁定齿圈23，过渡模式时衔铁81在中间电磁力和弹簧力的共同作用下处于非锁定状态，涡轴模式时最大电流电磁力将衔铁81向上弹出嵌入到行星架锁孔241内，从而锁定行星架24，所述滑油润滑油箱6靠近后流道的端面内壁上环形阵列有多个电磁离合器8，一方面将锁定反作用力均摊到每个电磁离合器8上，增强整体结构强度，另一方面防止发生飞机颠簸时，不会同时发生多个方向上的振动解锁故障，提高单模式的锁定稳定性。

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百度查询： 南京航空航天大学 一种基于增压叶轮盘驱动的行星齿轮式动力组件及方法