[發明專利]應用于電驅動直升機尾槳上的電機與減速器一體化裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201710845094.6
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107399431B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 趙韓;朱胤斐;黃康;孫浩;甄圣超;李晨鳴
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B64C27/12
• 分類號: B64C27/12;B64C27/82;B64D31/00;H02K21/22;H02K7/116
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發明公開了一種應用于電驅動直升機尾槳上的電機與減速器一體化裝置及其控制方法，包括：盤式軸向永磁同步電機、一級減速器、控制器；盤式軸向永磁同步電機為外轉子和內定子的無鐵芯空心結構，并包括：殼體、銅線圈繞組、外轉子永磁體、轉子支撐架、動力傳輸連桿；一級減速器置于內定子結構的內部，并包括：小齒輪、大齒輪、大齒輪后蓋、輸出軸、角接觸球軸承；控制器包括：轉子位置傳感器和電機調速器。本發明能節約電動直升機的內部空間，縮短輸出軸的距離、減少輸出軸的數量，從而減輕整體結構的重量，進而為電動直升機更長時間、更長距離的飛行提供有力保證。

技術領域

本發明屬于航空器設計領域，具體涉及到軍用或民用的電驅動式直升機尾槳傳動系統的設計、制造與控制領域。

背景技術

現有直升機尾槳的傳動系統為電機與減速器分開式，如圖7所示，驅動方式多為燃油驅動。雖然其為目前市面上比較常用的傳動系統結構，技術和制造上相對比較成熟，但是由于通過大量的軸、聯軸器等結構拼接而成，其本身具有結構重量大、能量損失大、占用空間大、裝配維修困難等固有缺點。

而如果在電機與減速器一體化裝置中的減速器部分采用行星輪系減速器，如圖8所示，雖然其結構具有同軸輸入同軸輸出的特點，單其結構齒輪多，結構復雜，導致整體重量過大。又如果減速器部分采用一級圓柱齒輪外嚙合方式，如圖9所示，則占據了更多的安裝空間，導致整體的可利用空間過小，

由于現如今的飛機多采用混合動力的方式，所以現有技術中在控制方法上設計的過于簡單，很難應付突發的外界條件的改變。所以如何改進尾槳傳動系統的結構、優化傳動系統的控制成為民用企業、軍事基地急需解決的問題，因此尾槳傳動系統的設計具有廣闊的市場前景和應用前景。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術存在的不足，提供一種結構簡單、重量輕便、安全可靠的應用于電驅動直升機尾槳上的電機與減速器一體化裝置及其控制方法，以期能節約電動直升機的內部空間，縮短輸出軸的距離、減少輸出軸的數量，從而減輕整體結構的重量，進而為電動直升機更長時間、更長距離的飛行提供有力保證。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：

本發明一種應用于電驅動直升機尾槳上的電機與減速器一體化裝置的特點包括：盤式軸向永磁同步電機、一級減速器和控制器；

所述盤式軸向永磁同步電機為外轉子和內定子的無鐵芯空心結構，并包括：殼體、銅線圈繞組、外轉子永磁體、轉子支撐架、動力傳輸連桿；

所述殼體內部套有所述外轉子永磁體，所述外轉子永磁體的內圈連接有所述轉子支撐架，在所述轉子支撐架上間隔繞有膠膜塑封過的銅線圈繞組，從而形成無鐵芯的內定子結構；在所述轉子支撐架的后方打有孔，并通過鍵和鍵槽與所述動力傳輸連桿的一側連接；

以所述銅線圈繞組通電后產生電流，并與所述外轉子永磁體產生的磁場相互作用，形成電磁轉矩，從而驅動所述外轉子永磁體的轉動，并帶動所述轉子支撐架連同所述動力傳輸連桿一起運動，進而將所述盤式軸向永磁同步電機產生的動力傳輸出給所述一級減速器；

所述一級減速器置于所述內定子結構的內部，并包括：小齒輪、大齒輪、大齒輪后蓋、輸出軸、角接觸球軸承；

在所述轉子支撐架的內部設置有所述角接觸球軸承，所述角接觸球軸承的內側與所述大齒輪的外側相連；所述大齒輪與小齒輪內嚙合，所述小齒輪通過鍵和鍵槽與所述動力傳輸連桿的另一側連接；

在所述大齒輪的后方設有所述大齒輪后蓋，所述大齒輪后蓋的中間設有所述輸出軸；

所述一級減速器通過所述動力傳輸連桿將所述動力傳輸給所述小齒輪，所述小齒輪進一步將動力傳輸給所述大齒輪，形成減速后的動力通過所述大齒輪后蓋傳輸給所述輸出軸，從而利用所述輸出軸驅動所述尾槳運動；

所述控制器包括：轉子位置傳感器和電機調速器；