[發(fā)明專利]一種直升機(jī)電磁動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210839210.4
• 申請(qǐng)日: 2022-07-15
• 公開（公告）號(hào): CN115378223A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓勁;栗付平;倪志銘;陳夢(mèng)浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院
• 主分類號(hào): H02K49/10
• 分類號(hào): H02K49/10;H02K11/30;H02K11/00;B64D35/02;B64D27/24
• 代理公司: 中國(guó)航空專利中心 11008
• 代理人: 張毓靈

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N直升機(jī)電磁動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，包括：發(fā)動(dòng)機(jī)；磁齒輪復(fù)合電機(jī)，包括調(diào)制型磁齒輪和永磁電機(jī)；其中，所述調(diào)制型磁齒輪包括內(nèi)環(huán)、外環(huán)、以及設(shè)置在所述內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的調(diào)制環(huán)；所述內(nèi)環(huán)采用永磁體形成磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)；主減速器，所述主減速器的一端與所述發(fā)動(dòng)機(jī)連接，所述主減速器的另一端與所述內(nèi)環(huán)連接；旋翼輸出軸，與所述調(diào)制環(huán)連接；其中，所述旋翼輸出軸上設(shè)置有旋翼系統(tǒng)；本申請(qǐng)通過(guò)磁齒輪和電機(jī)技術(shù)，搭建直升機(jī)混電、全電動(dòng)力及傳動(dòng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出優(yōu)化，提升直升機(jī)的燃油效率和操控性，為新型直升機(jī)的研制和電推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用提供了一套理想架構(gòu)模式。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)屬于航空裝備動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混電或全電直升機(jī)電磁動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在石化能源日趨緊張和全球氣候變暖等多重因素影響下，電力推進(jìn)技術(shù)作為一種清潔能源技術(shù)，得到廣泛開發(fā)。電力推進(jìn)技術(shù)用于直升機(jī)領(lǐng)域，可以充分體現(xiàn)其推進(jìn)效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)，符合航空裝備環(huán)保、節(jié)能、降噪的發(fā)展要求。

直升機(jī)一般采用單軸進(jìn)行升力輸出，旋翼轉(zhuǎn)速低且扭矩大，而低速、高扭矩工作狀態(tài)下的電動(dòng)機(jī)必然產(chǎn)生功率密度低的問(wèn)題。因此采用純電動(dòng)機(jī)直驅(qū)的方式進(jìn)行升力輸出很難實(shí)現(xiàn)。

混電方式采用電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償旋翼輸出，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和旋翼不同工作狀態(tài)的優(yōu)化，是一個(gè)現(xiàn)階段較合理的方式，但電機(jī)和傳統(tǒng)直升機(jī)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的耦合存在困難，帶來(lái)了復(fù)雜的測(cè)量、計(jì)算和控制問(wèn)題。

磁齒輪是一種無(wú)接觸的磁力傳動(dòng)裝置，可以與電機(jī)復(fù)合，組成結(jié)構(gòu)緊湊的磁齒輪復(fù)合電機(jī)，同時(shí)具有變速能力，僅通過(guò)電機(jī)系統(tǒng)的控制就可實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)動(dòng)部件扭矩的耦合，大大簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)的要求。

然而，如何結(jié)合磁齒輪的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)滿足混電、全電直升機(jī)的設(shè)計(jì)要求，搭建結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量可控的電磁動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)，是電推進(jìn)直升機(jī)技術(shù)未來(lái)發(fā)展不可忽視的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N直升機(jī)電磁動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，包括：

發(fā)動(dòng)機(jī)；

磁齒輪復(fù)合電機(jī)，包括調(diào)制型磁齒輪和永磁電機(jī)；其中，所述調(diào)制型磁齒輪包括內(nèi)環(huán)、外環(huán)、以及設(shè)置在所述內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的調(diào)制環(huán)；所述內(nèi)環(huán)采用永磁體形成磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)；

主減速器，所述主減速器的一端與所述發(fā)動(dòng)機(jī)連接，所述主減速器的另一端與所述內(nèi)環(huán)連接；

旋翼輸出軸，與所述調(diào)制環(huán)連接；其中，所述旋翼輸出軸上設(shè)置有旋翼系統(tǒng)。

優(yōu)選地，還包括：

電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，與所述外環(huán)連接；

中央功率控制系統(tǒng)，與所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)連接；

儲(chǔ)能電池組，與所述中央功率控制系統(tǒng)連接。

優(yōu)選地，所述調(diào)制型磁齒輪設(shè)置在所述永磁電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間；其中，所述永磁電機(jī)的定子與所述外環(huán)連接，所述轉(zhuǎn)子能夠帶動(dòng)所述調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。

優(yōu)選地，所述調(diào)制型磁齒輪的極數(shù)比為4:12:8；所述永磁電機(jī)為6極三相同步的電機(jī)。

第二方面，本申請(qǐng)還提供了一種直升機(jī)電磁動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，包括：

磁齒輪復(fù)合電機(jī)，包括調(diào)制型磁齒輪和永磁電機(jī)；其中，所述調(diào)制型磁齒輪包括內(nèi)環(huán)、外環(huán)、以及設(shè)置在所述內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的調(diào)制環(huán)；

主電機(jī)控制器，與所述內(nèi)環(huán)連接；

電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，與所述外環(huán)連接；

中央功率控制系統(tǒng)，與所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)連接；

儲(chǔ)能電池組，分別與所述主電機(jī)控制器和所述中央功率控制系統(tǒng)連接；