Интегрированные высокотемпературные стартер-генераторы с дробной концентрированной обмоткой

Авторы

Исмагилов Ф. Р., Вавилов В. Е.^*, Тарасов Н. Г.^**, Айгузина В. В.^***

Уфимский государственный авиационный технический университет, УГАТУ, ул. К. Маркса, 12, Уфа, 450008, Республика Башкортостан, Россия

*e-mail: s2_88@mail.ru
**e-mail: nikolay.tarasov.1994@yandex.ru
***e-mail: vtipy@mail.ru

Аннотация

Основной целью исследований являются прямая интеграция электрической машины (генератора или стартер-генератора) на вал низкого и/или высокого давления авиационного двигателя и отказ от коробки передач. Это позволяет снизить массогабаритные показатели авиационного двигателя (АД), минимизировать затраты, связанные с его обслуживанием, и повысить аэродинамическую эффективность мотогондолы в частности и всего самолета в целом. В статье представлены конструкция и экспериментальные исследования масштабируемого высокотемпературного макета стартер-генератора для более электрического самолета. Разработана компьютерная модель масштабируемого макета, которая показала высокую точность и хорошую сходимость с результатами эксперимента. Проведена оценка эффективности охлаждения и потерь в рабочих элементах стартер-генератора. На основании результатов экспериментальных исследований и данных компьютерного моделирования спроектирован полномасштабный образец стартер-генератора, который оказался менее нагружен с точки зрения электромагнитных и тепловых нагрузок, что доказывает работоспособность предложенной концепции и ее эффективность.

Ключевые слова:

генератор с дробной концентрированной обмоткой, постоянные магниты, интеграция электрической машины в АД

Библиографический список

1. Van Der Geest M., Polinder H., Ferreira J.A., Zeilstra D. Machine Selection and Initial Design of an Aerospace Starter/Generator // The Proceedings of the IEEE International Electric Machines and Drives Conference. Chicago, Illinois, United States, 2013. Piscataway, pp. 196-203.

2. Leon R. High temperature embedded electrical machines for aerospace turbine applications: PhD thesis. University of Sheffield. 2013.

3. Jones R.I. The More Electric Aircraft: the past and the future // Electrical Machines and Systems for the More Electric Aircraft. 1999, pp. 1/1-1/4.

4. Boglietti A., Cavagnino A., Staton D.A., Popescu M. Experimental assessment of end region cooling arrangements in induction motor endwindings // IET Electric Power Applications. 2011. Vol. 5. No. 2, pp. 203-209.

5. Cavagnino A., Li Z., Tenconi A., Vaschetto S. Integrated generator for more electric engine: Design and testing of a scaled-size prototype // IEEE Transactions on Industry Applications. 2013. Vol. 49. No. 5, pp. 2034-2043.

6. Кузьмичев Р.В., Левин Д.В., Мисютин Р.Ю., Зечихин Б.С. Авиационные генераторы повышенной мощности // Вестник Московского авиационного института. 2011. Т. 18. № 6. С. 39-46.

7. Вавилов В.Е., Бекузин В.И., Айгузина В.В. Высокооборотный беспазовый генератор, интегрированный во вспомогательную силовую установку: конструкция и экспериментальные исследования масштабируемого прототипа // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 2. С. 164-175.

8. Ismagilov F.R., Khairullin I.Kh, Vavilov V.E., Farrakhov D.R., Yakupov A.M., Bekuzin V.I. A high-temperature frameless starter-generator integrated into an aircraft engine // Russian Aeronautics. 2016. Vol. 59. No. 1, pp. 107-111.

9. Dieter Gerling, Mohammed Alnajjar. Six-phase electrically excited synchronous generator for More Electric Aircraft // International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM). 2016, pp. 7-13.

10. Dajaku G., Gerling D. Magnetic Radial Force Density of the PM Machine with 12teeth/10-poles Winding Topology // IEEE International Electric Machines and Drives Conference, IEMDC2009, Florida USA, 2009, pp. 157-164.

11. El-Refaie A.M., Fractional-Slot Concentrated-Windings Synchronous Permanent Magnet Machines: Opportunities and Challenges // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2010. Vol. 57. No. 1, pp. 107-121.

12. Ishak D., Zhu Z.Q. Comparison of PM brushless motors, having either all teeth or alternate teeth wound // IEEE Transactions on Energy Conversion. 2006. Vol. 21. No. 1, pp. 95-103.

13. Ganev Е.D. High-Performance Electric Drives for Aerospace More Electric Architectures // IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2007, pp. 1-8.

14. Vavilov V., Ismagilov F.R., Hairullin I., Gusakov D. High Efficiency Ultra-High Speed Microgenerator // IECON 2016 42nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. 2016, pp. 1171-1177.

15. Nagorny A.S., Dravid N.V., Jansen R.H., Kenny B.H. Design Aspects of a High Speed Permanent Magnet Synchronous Motor/Generator for Flywheel Applications // IEEE International Conference on Electric Machines and Drives. 2005, pp. 1-7.

16. Borisavljevicґ Limits, Modeling and Design of High-Speed Permanent Magnet Machines. – Wormann Print Service. Zutphen, the Netherlands, 2011. – 209 p.

Скачать статью