一种带螺旋桨的对转电机制造技术

技术编号:17798087 阅读:41 留言:0更新日期:2018-04-25 21:36
本发明专利技术涉及一种带螺旋桨的对转电机,包括电机内转子(1)、电机外转子(2)、支座(3)、螺旋桨一(4)和螺旋桨二(5),电机内转子(1)和电机外转子(2)之间通过轴承支撑连接,电机内转子(1)和电机外转子(2)分别通过轴承支撑连接到支座(3)上,电机内转子(1)和电机外转子(2)分别与螺旋桨一(4)和螺旋桨二(5)连接并传递轴功率。本发明专利技术的对转电机,具有更高的功重比和能量转换效率,能有效降低对飞行器的反作用力矩,易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种带螺旋桨的对转电机
本专利技术属于航空器多电管理
,具体涉及一种带螺旋桨的对转电机。
技术介绍
电机是一种轴功机械能和电能之间相互转换的装置,按照其能量形式转换方向的不同,可分为电动机和发电机两大类。在现代的航空器产品领域,电机和螺旋桨的组合获得了更多的应用,除了传统的飞机应急备用电源空气涡轮发电机,还有目前风头日盛的消费级无人机如四轴无人机、工农业生产工具如植保无人机、电力线路检查无人机、城市管理巡逻无人机、甚至军用警用侦查无人机等众多微型无人机,都是应用电机驱动螺旋桨作为飞行动力的主体。目前,无论是传统的空气涡轮发电机,还是新兴的众多微型无人机用电机驱动螺旋桨,都是使用传统的定子+转子组合结构的电机,电机运转过程中定子不转动而转子旋转;与电机转轴相连接的螺旋桨,采用单个螺旋桨。目前电机和螺旋桨组合,其能量转换效率和功重比的提高,尚未有显著的技术突破。而在另一方面,航空器自身对机载能源转换设备包括动力装置,又是一如既往的希望其具有更高的转换效率和更高的功重比。因此需要一种能够广泛应用于众多航空器尤其是微型无人机的电机和螺旋桨组合,使其具有更好的效率和功重比表现。
技术实现思路
本专利技术的目的是:针对航空器上应用日益普遍的电机和螺旋桨组合的效率和功重比提高需求,本专利技术提出了一种带螺旋桨的对转电机,提高了轴功机械能与电能间的转换效率,使航空器具备更高的功重比表现。考虑到现有技术的上述问题,根据本专利技术公开的一个方面,本专利技术采用以下技术方案:一种带螺旋桨的对转电机,包括电机内转子1、电机外转子2、支座3、螺旋桨一4和螺旋桨二5;其中,电机内转子1和电机外转子2之间通过轴承支撑连接,电机内转子1和电机外转子2分别通过轴承支撑连接到支座3上,电机内转子1和电机外转子2分别与螺旋桨一4和螺旋桨二5连接并传递轴功率,螺旋桨一4位于气流上游,螺旋桨二5位于气流下游,支座3为框架结构,起到支撑对转电机和传力的作用。其特征在于,电机内转子1和电机外转子2均为的铁芯加线圈绕组结构,电机内转子1、电机外转子2相对支座3都有转动,且转动方向相反。其特征在于,支座3的结构为圆筒形框架结构,圆筒形结构充当外涵道,圆筒形结构内侧设置有支撑件,电机内转子1和电机外转子2通过轴承安装到支座3的支撑件上。其特征在于,通过支座3将对转电机固定安装到飞行器上。有益效果:(1)本专利技术具有更高的功重比。无论是作为飞行器的电推进装置,还是作为空气涡轮发电机,本专利技术的电机相对转速都能达到螺旋桨转速的2倍左右,因此电机可以有更小的外形尺寸和重量;且电机和螺旋桨之间可以直接连接无需增设减速器。因此,本专利技术能够具有更高的功重比表现,这对重视减轻结构尺寸和重量的飞行器具有重要意义。(2)本专利技术具有更高的能量转换效率。本专利技术采用双螺旋桨对转的形式,前置螺旋桨对后置螺旋桨具有气流整流作用,能改善后置螺旋桨的气流进口条件;且后置螺旋桨能将其出口气流导向回到螺旋桨的回转轴线方向,减轻了气流诱导损失;更紧凑的电机结构也增加了本专利技术的气流通过面积,或者说降低了迎风面积,从而减少了相应的附加阻力损失和气流摩擦损失。(3)本专利技术能有效降低对飞行器的反作用力矩。本专利技术采用双螺旋桨对转的形式,这使得高速旋转的单个螺旋桨及其驱动电机转子的反作用力矩实现了相互抵消,从而本专利技术对外无反作用力矩影响。这对于简化飞行器的飞行控制方式,提高飞行器的机动灵活性,都是很有益的。(4)本专利技术易于实现。本专利技术可良好继承现有技术,无设计和制造难点,便于实现。附图说明图1带螺旋桨的对转电机结构图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细说明,但本专利技术的实施方式不限于此。如图1所示,本专利技术由电机内转子1、电机外转子2、支座3、螺旋桨一4和螺旋桨二5组成。其中,电机内转子1和电机外转子2之间通过轴承支撑连接,电机内转子1和电机外转子2分别通过轴承支撑连接到支座3上,电机内转子1和电机外转子2分别与螺旋桨一4和螺旋桨二5连接并传递轴功率。电机内转子1和电机外转子2都为传统电机的铁芯加线圈绕组结构,所不同的是电机外转子2并不固定,它不仅相对电机内转子1有反向转动,还相对支座3有转动。支座3为框架结构起到支撑和传力作用,或者进一步把支座3的外围改变为筒形结构以充当螺旋桨的外涵道。本专利技术通过支座3固定安装到飞行器上。本专利技术有两种工作方式,第一种,是作为航空空气涡轮发电机使用。具体为:将本专利技术安装在飞行器上,并使得螺旋桨的旋转轴线与飞行方向相同。在飞行器飞行过程中,气流吹转螺旋桨一4和螺旋桨二5使其高速旋转,于是螺旋桨一4和螺旋桨二5分别带动电机内转子1和电机外转子2以相反的方向高速旋转,从而将空气动能转换成电能。由于电机内转子1和电机外转子2处于相对反向转动模式,使得其两者的相对转速是单个螺旋桨转速的2倍左右,因此,即使螺旋桨已经达到设计工作状态的最高转速,由螺旋桨驱动的电机内转子1和电机外转子2也能有更高的相对转速,从而本专利技术作为空气涡轮发电机,在同样的设备体积和重量条件下,本专利技术能发出更大的功率,也就是本专利技术有更高的功重比表现。另外,由于螺旋桨一4和螺旋桨二5为相对反向转动,空气流上游的螺旋桨对下游的螺旋桨具有气流整流作用,并使得下游螺旋桨后的空气旋转流动被导直回到螺旋桨轴线方向流动,从而最终提高了空气涡轮发电机对高速空气流的动能吸收效率,也就是本专利技术能具有更好的能量转换效率表现。本专利技术的第2种工作方式,是作为电机驱动螺旋桨的飞行器动力装置使用。具体为:将本专利技术安装在飞行器上,并使得两个螺旋桨的旋转轴线与飞行器所需升力或者推进力方向相同。在飞行器飞行过程中,机载电源给本专利技术的电机内转子1和电机外转子2供电以驱动其两者相对高速转动,电机内转子1和电机外转子2再分别带动螺旋桨一4和螺旋桨二5旋转,于是螺旋桨一4和螺旋桨二5在空气流中旋转前进获得拉力,此拉力推动飞行器飞行。由于电机内转子1和电机外转子2处于相对反向转动模式,使得其两者的相对转速是单个螺旋桨转速的2倍左右,因此,即使螺旋桨已经达到设计工作状态的最高转速,电机内转子1和电机外转子2也能有更高的相对转速,相当于电机负载转矩不变而转速翻倍,也就是电机能发出更大的功率;本专利技术无需在电机和螺旋桨之间设置减速器,从而在同样的设备体积和重量条件下,本专利技术作为电推进动力装置能发出更大的功率,也就是本专利技术有更高的功重比表现。另外,由于螺旋桨一4和螺旋桨二5为相对反向转动,使得空气流下游螺旋桨后的空气旋转流动被导直回到螺旋桨轴线方向流动,从而降低了螺旋桨后的空气流诱导损失,提高了螺旋桨效率。具体实施例1:无外涵道的空气涡轮发电机。支座3为简易的框架结构,电机内转子1和电机外转子2通过轴承安装到支座3上,支座3再安装固定到飞行器上。具体实施例2:有外涵道的电推进装置。支座3外围为圆筒形结构,圆筒形结构成流线型,圆筒形结构充当外涵道;圆筒形结构内侧设置有支撑件,电机内转子1和电机外转子2通过轴承安装到支座3的支撑件上。支座3再安装固定到飞行器上。在本专利技术工作过程中,外涵道壁面减少了螺旋桨的桨间绕流损失;外涵道前沿形成较大的负压区产生附加拉力;且螺旋桨后的滑流面积增大使得桨后空气动能更多地转化成压力能。因此,外涵道的存在,提高了电推进装置的工作效率。外涵本文档来自技高网...
一种带螺旋桨的对转电机

【技术保护点】
一种带螺旋桨的对转电机,包括电机内转子(1)、电机外转子(2)、支座(3)、螺旋桨一(4)和螺旋桨二(5);其中,电机内转子(1)和电机外转子(2)之间通过轴承支撑连接,电机内转子(1)和电机外转子(2)分别通过轴承支撑连接到支座(3)上,电机内转子(1)和电机外转子(2)分别与螺旋桨一(4)和螺旋桨二(5)连接并传递轴功率,螺旋桨一(4)位于气流上游,螺旋桨二(5)位于气流下游,支座(3)为框架结构,起到支撑对转电机和传力的作用。

【技术特征摘要】
1.一种带螺旋桨的对转电机,包括电机内转子(1)、电机外转子(2)、支座(3)、螺旋桨一(4)和螺旋桨二(5);其中,电机内转子(1)和电机外转子(2)之间通过轴承支撑连接,电机内转子(1)和电机外转子(2)分别通过轴承支撑连接到支座(3)上,电机内转子(1)和电机外转子(2)分别与螺旋桨一(4)和螺旋桨二(5)连接并传递轴功率,螺旋桨一(4)位于气流上游,螺旋桨二(5)位于气流下游,支座(3)为框架结构,起到支撑对转电机和传力的作用。2.如权利要求1所述的一种带螺...

【专利技术属性】
技术研发人员:唐仁杰卢杰赵胜海熊薇周昌申周俊伟田瑞娟万志明阙胜才杨佳壁龙海燕
申请(专利权)人:江西洪都航空工业集团有限责任公司
类型:发明
国别省市:江西,36

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