一种直升机磁悬浮电动尾桨制造技术

本发明专利技术公开了一种直升机磁悬浮电动尾桨，由永磁同步电机、涵道式转子桨盘以及磁悬浮轴承系统组成。其中永磁同步电机具有高功率密度、大转矩、转矩脉动小等特点，符合直升机电动尾桨的各项性能指标；涵道式转子桨盘由电机转子铁心、电机永磁体贴片、永磁体护套、转子衬套、转子铁环、隔磁环、传感器检测环、桨叶以及桨叶固定架组成；磁悬浮轴承系统由N对径向磁悬浮轴承与M对沿电机定子圆周均匀布置的轴向磁悬浮轴承组成，磁悬浮轴承座集成有保护轴承及转子位移传感器。本发明专利技术大幅减小了桨叶的挥舞振动，同时采用磁悬浮轴承支承转子，实现转子无摩擦、无磨损、高效率运行，并可在尾桨受到气流扰动时进行主动减振控制，提高尾桨运行的稳定性。稳定性。稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种直升机磁悬浮电动尾桨


[0001]本专利技术涉及直升机电传动领域、磁悬浮领域，尤其涉及一种直升机磁悬浮电动尾桨结构。

技术介绍

[0002]直升机电动尾桨系统以发电机
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电缆
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驱动电机
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尾桨的电传动系统代替尾水平轴
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中间减速器
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尾斜轴
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尾减速器
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尾桨的机械传动机构，其最直接的优点在于尾桨与主旋翼的运动解耦，显著提升直升机的机动飞行性能，当直升机处于巡航飞行状态时，可使尾桨以计算所得最佳转速运行，提高直升机的续航能力。相比复杂的机械传动机构，电传动系统也大大了提高尾桨在极端环境中的工作可靠性，降低了尾桨失效的风险。
[0003]直升机尾桨工作环境复杂多变，改变尾桨转速时桨盘所产生拉力的反作用力会发生变化，转子桨盘会受到轴向及径向气流扰动，同时电动尾桨系统会受到直升机机身的基础振动扰动。采用直驱式构型的电动尾桨系统具有结构简单、系统效率高等优点，但桨盘受外部扰动时会将扰动力直接传递至电机，造成电机振动，降低电机的工作稳定性，严重影响电机寿命，而直升机对动力驱动系统的安全性和可靠性要求十分苛刻。因此，需要设计一种全新构型来改善直驱式电动尾桨系统所面临的上述问题。
[0004]主动式磁悬浮轴承通过对转子施加可控电磁力以实现转子的无接触悬浮，具有无摩擦，无需润滑，寿命长，效率高，可控刚度阻尼等特点，在工业中有着较广泛的应用前景。将磁悬浮轴承引入直升机电动尾桨系统，使转子桨盘与定子实现无接触悬浮，消除了两者的摩擦，大幅减小直升机尾桨所产生的噪声，延长电动尾桨系统的使用寿命，同时可针对外部扰动进行减振控制，提高电动尾桨在复杂工况下的工作稳定性。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术的不足，设计了一种直升机磁悬浮电动尾桨，以提高电动尾桨系统的工作效率，改善电动尾桨转子的振动问题，延长系统工作寿命。
[0006]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0007]一种直升机磁悬浮电动尾桨总体布局如图1所示，其特征在于，包括、涵道式转子桨盘(图2)，大转子内径永磁同步电机(图3)，N对径向磁悬浮轴承(图4)、M对轴向磁悬浮轴承(图5)。N、M为大于等于1的自然数。
[0008]如图2所示，所述涵道式转子桨盘包含电机转子铁心(23)、电机永磁体贴片(21)、永磁体护套(20)、转子衬套(11)、磁悬浮轴承铁环a(8)、磁悬浮轴承铁环b(25)、隔磁环(24)、传感器检测环(6)、桨叶(16)及桨叶固定架(17)。其中，永磁体护套(20)由铝合金线切割制成，通过紧定螺钉与电机转子铁心(23)连接，与永磁体贴片(21)间隙配合，并通过注胶进行固定。永磁体贴片(21)正对于电机电枢部分。磁悬浮轴承铁环a(8)、传感器检测环(6)、隔磁环(24)、电机转子铁心(23)、隔磁环(24)、磁悬浮轴承铁环b(25)依次以过盈热套的方式与转子衬套(11)配合。桨叶(16)与转子衬套(11)内圆固连，并通过桨叶固定架(17)约束
桨叶叶尖。
[0009]如图3所示，所述永磁同步电机定子(19)采用硅钢片叠压制成，且电枢长度与永磁体贴片(21)宽度相等。
[0010]如图4所示，所述径向磁悬浮轴承由径向磁悬浮轴承座(4)、径向磁悬浮轴承铁心(10)、径向磁悬浮轴承压板(5)、磁悬浮轴承绕组线圈(15)、磁悬浮轴承线圈护套(22)、径向保护轴承(9)、径向转子位移传感器(18)组成。其中，径向保护轴承(9)通过销钉与径向磁悬浮轴承座(4)连接，保护轴承外圆与磁悬浮轴承铁环a(8)的间隙为0.3mm。径向转子位移传感器(18)正对于传感器检测环(6)，并通过定位孔安装于径向磁悬浮轴承座(4)固连。径向磁悬浮轴承铁心(10)通过定位块与径向磁悬浮轴承座(4)配合，并通过径向磁悬浮轴承压板(5)进行固定，使径向磁悬浮轴承铁心(10)与磁悬浮轴承铁环a(8)的间隙为0.5mm。磁悬浮轴承绕组线圈(15)通过磁悬浮轴承线圈护套(22)与径向磁悬浮轴承铁心(10)固连。径向磁悬浮轴承座(4)通过螺栓与电机机壳(3)固连。
[0011]轴向磁悬浮轴承由轴向磁悬浮轴承a和轴向磁悬浮轴承b组成，轴向磁悬浮轴承a与轴向磁悬浮轴承b的区别为轴向磁悬浮轴承座的安装位置到轴向磁悬浮轴承铁心的距离有所不同。如图5所示，所述轴向磁悬浮轴承由轴向磁悬浮轴承座(2)、轴向磁悬浮轴承铁心(13)、轴向磁悬浮轴承压板(1)、磁悬浮轴承绕组线圈(15)、磁悬浮轴承线圈护套(22)、轴向保护轴承(12)、轴向转子位移传感器(14)组成。其中，轴向保护轴承(12)通过销钉与径向磁悬浮轴承座(2)连接，轴向保护轴承(12)的外圆与磁悬浮轴承铁环(8)轴向平面的间隙为0.3mm。轴向转子位移传感器(14)与轴向磁悬浮轴承压板(1)固连，并正对于磁悬浮轴承铁环(8、25)的轴向平面。轴向磁悬浮轴承铁心(13)通过定位孔与轴向磁悬浮轴承座(2)配合，并使用螺栓将轴向磁悬浮轴承压板(1)、轴向磁悬浮轴承铁心(13)、轴向磁悬浮轴承座(2)进行固定。轴向磁悬浮轴承铁心(13)与磁悬浮轴承铁环(8)的间隙为0.5mm。磁悬浮轴承绕组线圈(15)通过磁悬浮轴承线圈护套(22)与轴向磁悬浮轴承铁心(13)固连。轴向磁悬浮轴承座a和轴向磁悬浮轴承座b通过螺栓与电机机壳(3)固连。
[0012]本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0013]1.采用高功率密度永磁同步电机，使用双闭环矢量控制策略，相较永磁直流无刷电机具有更优的调速性能，转矩脉动更小，电机的抗负载扰动能力更强。
[0014]2.桨叶与涵道式桨盘固连，并通过桨叶固定架进行约束，消除了叶尖挥舞振动，使桨盘结构强度大幅增加。
[0015]3.采用磁悬浮轴承支承桨盘，具有无摩擦，无需润滑，噪音小，寿命长，效率高等特点。
[0016]4.由于取消了传统机械轴承支承，磁悬浮轴承可对桨盘所受外部扰动进行主动减振控制，减少传递给直升机机身的振动，提高电动尾桨在复杂工况下的工作稳定性。
[0017]5.将转子位移传感器、保护轴承安装于磁悬浮轴承座，大幅提高空间利用率，减少了安装误差。
附图说明
[0018]图1为永磁悬浮电动尾桨结构示意图。
[0019]图2为涵道式转子桨盘结构示意图。
[0020]图3为永磁同步电机定子结构示意图。
[0021]图4为径向磁悬浮轴承结构示意图。
[0022]图5为轴向磁悬浮轴承结构示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：
[0024]本专利技术可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本专利技术的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
[0025]涵道式转子桨盘如图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直升机磁悬浮电动尾桨，其特征在于，包括涵道式转子桨盘，大转子内径永磁同步电机，N对径向磁悬浮轴承、M对轴向磁悬浮轴，N、M为大于等于1的自然数；所述涵道式转子桨盘包含电机转子铁心(23)、电机永磁体贴片(21)、永磁体护套(20)、转子衬套(11)、磁悬浮轴承铁环a(8)、磁悬浮轴承铁环b(25)、隔磁环(24)、传感器检测环(6)、桨叶(16)及桨叶固定架(17)；其中，永磁体护套(20)由铝合金线切割制成，通过紧定螺钉与电机转子铁心(23)连接，与永磁体贴片(21)间隙配合，并通过注胶进行固定；永磁体贴片(21)正对于电机电枢部分；磁悬浮轴承铁环a(8)、传感器检测环(6)、隔磁环(24)、电机转子铁心(23)、隔磁环(24)、磁悬浮轴承铁环b(25)依次以过盈热套的方式与转子衬套(11)配合；桨叶(16)与转子衬套(11)内圆固连，并通过桨叶固定架(17)约束桨叶叶尖；所述永磁同步电机定子(19)采用硅钢片叠压制成，且电枢长度与永磁体贴片(21)宽度相等；所述径向磁悬浮轴承由径向磁悬浮轴承座(4)、径向磁悬浮轴承铁心(10)、径向磁悬浮轴承压板(5)、磁悬浮轴承绕组线圈(15)、磁悬浮轴承线圈护套(22)、径向保护轴承(9)、径向转子位移传感器(18)组成；其中，径向保护轴承(9)通过销钉与径向磁悬浮轴承座(4)连接，保护轴承外圆与磁悬浮轴承铁环a(8)的间隙为0.3mm；径向转子位移传感器(18)正对于传感器检测环(6)，并通过定位孔安装于径向磁悬浮轴承座(4)固连；径向磁悬浮轴承铁心...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚润晖，周瑾，张颂，丁嵩，徐园平，郑亚微，江浩，张越，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：