CN107416215B - 直接驱动主减速器的动力布置结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及航空动力系统领域，特别是一种功率大、工作可靠性高且体积小、重量轻的直接驱动主减速器的动力布置结构。它包括涡轴发动机、联轴器、输入轴以及减速器，涡轴发动机的输出轴与联轴器的右端连接；输入轴一端与联轴器的左端连接，另一端伸入减速器且与减速器传动配合；还包括有发电装置，该发电装置沿输入轴的轴线设置，且靠近减速器的位置。本发明的直接驱动主减速器的动力布置结构，通过涡轴发动机、输入轴、减速器、联轴器以及发电装置等的配合，具有输出功率大、工作可靠性高的特点，在为无人机提供动力的同时也输出电力，而且结构简单、重量小、占用舱内体积少的特点，能够同时发电驱动无人机旋翼及机载电气设备，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及航空动力领域，特别是一种主要应用于无人机领域的功率大、工作可靠性高且体积小、重量轻的直接驱动主减速器的动力布置结构。
背景技术
无人直升机常用的动力系统主要可分为电力驱动方式和燃油驱动方式两大类。
电力驱动系统由电池驱动，输出功率低，续航时间较短，电力驱动系统中包含的电池占用机舱体积较多，结构重量大，在低温低压环境下工作可靠性欠佳，长时间工作时电池发热量较大，给无人直升机舱内其他设备带来安全风险。此外，使用的时候需要预先充电，相当不方便。
燃油动力系统以活塞式航空发动机为主，燃料在气缸内燃烧膨胀，驱动活塞往复运动，通过曲轴连杆机构输出轴功率。活塞式发动机运行振动剧烈，噪声大，机械结构复杂，维护保养不方便，长时间运行需要加装强化冷却装置并携带工质，大大增加动力系统结构重量。使用发电机为机载设备供电时，需额外安装传动变速机构，既增加重量，又降低动力系统整体可靠性。
目前以电动机为核心的动力系统输出功率较低，在低温、高原、强电磁干扰等极端环境下的性能和可靠性都比较低。燃油无人直升机动力系统普遍使用活塞发动机作为动力来源，无人直升机中的活塞式发动机工作时振动剧烈，体积和重量都较大，在气压降低时性能下降较大，长时间大功率工作时容易发生损坏，需额外配备冷却装置。上述两类动力系统输出功率有限，无法满足较大无人直升机的功率需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种功率大、工作可靠性高且体积小、重量轻的直接驱动主减速器的动力布置结构。
本发明解决其技术问题所采用技术方案是：直接驱动主减速器的动力布置结构，包括涡轴发动机、联轴器、输入轴以及减速器，所述的涡轴发动机的输出轴与联轴器的右端连接；所述的输入轴一端与联轴器的左端连接，另一端伸入减速器且与减速器传动配合；还包括有发电装置，该发电装置沿输入轴的轴线设置，且靠近减速器的位置。
进一步的，为了方便安装拆卸，检修维护，所述的联轴器包括联轴器输入盘、联轴器输出盘以及柔性连接过渡块；所述的联轴器输入盘的右端与涡轴发动机的输出轴连接，所述的联轴器输出盘的左端与输入轴连接，所述的柔性连接过渡块配合在联轴器输入盘和联轴器输出盘的结合处。
进一步的，为了提高动力的传输稳定性，提高安全性和可靠性，所述的减速器上设置有输入轴轴承座，所述的输入轴左端与减速器内部传动且与输入轴轴承座通过轴承配合，右端穿出输入轴轴承座后与联轴器输出盘连接。
进一步的，为了节约空间，减少重量，所述的发电装置包括发电机定子和发电机转子，所述的发电机定子固定在输入轴轴承座的右端面，所述的输入轴自由穿过发电机定子；所述的发电机转子套装在输入轴上，配合于发电机定子右端。
进一步的，为了方便产生均匀电动势，为无人机的其他电子设备提供稳定电压，所述的发电机定子包括一个圆盘，该圆盘固定在输入轴轴承座上，在所述的圆盘上沿盘面中心周向均匀布置有36个磁感线圈。
进一步的，为了与磁感线圈配合，方便产生均匀电动势，为无人机的其他电子设备提供稳定电压，所述的发电机转子为筒状，罩住发电机定子；在发电机转子的筒面上均匀布置有36个永磁铁块。
进一步的，为了提高机械稳定性能，所述的发电机转子还与联轴器输出盘的左端面通过螺钉连接。
进一步的，为了提高稳定性和可靠性，所述的输入轴与所述的发电机转子和联轴器输出盘均有键配合。
进一步的，为了方便生产制造，节约成本，所述的键配合为平键配合。
进一步的，为了静电对无人机中的精密电子元器件的干扰，提高了稳定性能和可靠性能，所述的减速器、发电装置以及涡轴发动机均喷涂有防静电漆。
本发明的有益效果是：本发明的直接驱动主减速器的动力布置结构，通过涡轴发动机、输入轴、减速器、联轴器以及发电装置等的配合，具有输出功率大、工作可靠性高的特点，在为无人机提供动力的同时也输出电力，而且结构简单、重量小、占用舱内体积少的特点，能够同时发电驱动无人机旋翼及机载电气设备，使用方便。由于所述的联轴器包括联轴器输入盘、联轴器输出盘以及柔性连接过渡块；所述的联轴器输入盘的右端与涡轴发动机的输出轴连接，所述的联轴器输出盘的左端与输入轴连接，所述的柔性连接过渡块配合在联轴器输入盘和联轴器输出盘的结合处，方便了安装拆卸，检修维护。由于所述的减速器上设置有输入轴轴承座，所述的输入轴左端与减速器内部传动且与输入轴轴承座通过轴承配合，右端穿出输入轴轴承座后与联轴器输出盘连接，提高动力的传输稳定性，提高安全性和可靠性。由于所述的发电装置包括发电机定子和发电机转子，所述的发电机定子固定在输入轴轴承座的右端面，所述的输入轴自由穿过发电机定子；所述的发电机转子套装在输入轴上，配合于发电机定子右端，节约了空间，减少了重量，提高了无人机的性能。由于所述的发电机定子包括一个圆盘，该圆盘固定在输入轴轴承座上，在所述的圆盘上沿盘面中心周向均匀布置有36个磁感线圈，方便了产生均匀电动势，为无人机的其他电子设备提供稳定电压。由于所述的发电机转子为筒状，罩住发电机定子；在发电机转子的筒面上均匀布置有36个永磁铁块，与磁感线圈配合，方便了产生均匀电动势，为无人机的其他电子设备提供稳定电压。由于所述的发电机转子还与联轴器输出盘的左端面通过螺钉连接，提高机械稳定性能和可靠性能。由于所述的输入轴与所述的发电机转子和联轴器输出盘均有键配合，提高了稳定性和可靠性。由于所述的键配合为平键配合，方便了生产制造，节约了成本。由于所述的减速器、发电装置以及涡轴发动机均喷涂有防静电漆，减少了静电对无人机中的精密电子元器件的干扰，提高了稳定性能和可靠性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的直接驱动主减速器的动力布置结构的一种爆炸结构示意图；
图中，1—涡轴发动机；2—联轴器输入盘；3—柔性连接过渡块；4—联轴器输出盘；5—发电机转子；6—发电机定子；7—输入轴轴承座；8—减速器；10—磁感线圈；11—永磁铁块；12—输入轴。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一面分实施例，而不是全面的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1：
如图1所示，本发明的直接驱动主减速器的动力布置结构，包括涡轴发动机1、联轴器、输入轴12以及减速器8，所述的涡轴发动机1的输出轴与联轴器的右端连接；所述的输入轴12一端与联轴器的左端连接，另一端伸入减速器8且与减速器8传动配合；还包括有发电装置，该发电装置沿输入轴2的轴线设置，且靠近减速器8的位置。本发明的直接驱动主减速器的动力布置结构，通过涡轴发动机1、输入轴12、减速器8、联轴器以及发电装置等的配合，具有输出功率大、工作可靠性高的特点，在为无人机提供动力的同时也输出电力，而且结构简单、重量小、占用舱内体积少的特点，能够同时发电驱动无人机旋翼及机载电气设备，使用方便。使用时，涡轴发动机1燃烧燃料，产生动力，通过输出轴输出，通过联轴器与输入轴12连接将动力传东给减速器8，具有结构简单、功率大、节约空间、减小重量的特点。
实施例2：
作为优选的，在上述实施例的基础上，所述的联轴器包括联轴器输入盘2、联轴器输出盘4以及柔性连接过渡块3；所述的联轴器输入盘2的右端与涡轴发动机1的输出轴连接，所述的联轴器输出盘4的左端与输入轴12连接，所述的柔性连接过渡块3配合在联轴器输入盘2和联轴器输出盘4的结合处。由于所述的联轴器包括联轴器输入盘2、联轴器输出盘4以及柔性连接过渡块3；所述的联轴器输入盘2的右端与涡轴发动机1的输出轴连接，所述的联轴器输出盘4的左端与输入轴连接，所述的柔性连接过渡块3配合在联轴器输入盘2和联轴器输出盘4的结合处，方便了安装拆卸，检修维护。
实施例3：
作为优选的，在上述实施例的基础上，所述的减速器8上设置有输入轴轴承座7，所述的输入轴12左端与减速器8内部传动且与输入轴轴承座7通过轴承配合，右端穿出输入轴轴承座7后与联轴器输出盘4连接。由于所述的减速器8上设置有输入轴轴承座7，所述的输入轴12左端与减速器8内部传动且与输入轴轴承座7通过轴承配合，右端穿出输入轴轴承座7后与联轴器输出盘4连接，提高了动力的传输稳定性，提高了安全性和可靠性。
实施例4：
作为优选的，在上述实施例的基础上，所述的发电装置包括发电机定子6和发电机转子5，所述的发电机定子6固定在输入轴轴承座7的右端面，所述的输入轴12自由穿过发电机定子6；所述的发电机转子5套装在输入轴上，配合于发电机定子6右端。由于所述的发电装置包括发电机定子6和发电机转子5，所述的发电机定子6固定在输入轴轴承座7的右端面，所述的输入轴12自由穿过发电机定子6；所述的发电机转子5套装在输入轴12上，配合于发电机定子右端，节约了空间，减少了重量，提高了无人机的性能。
实施例5：
作为优选的，在上述实施例的基础上，所述的发电机定子6包括一个圆盘，该圆盘固定在输入轴轴承座7上，在所述的圆盘上沿盘面中心周向均匀布置有36个磁感线圈10。由于所述的发电机定子6包括一个圆盘，该圆盘固定在输入轴轴承座7上，在所述的圆盘上沿盘面中心周向均匀布置有36个磁感线圈10，方便了产生均匀电动势，为无人机的其他电子设备提供稳定电压。
实施例6：
作为优选的，在上述实施例的基础上，所述的发电机转子5为筒状，罩住发电机定子6；在发电机转子5的筒面上均匀布置有36个永磁铁块11。由于所述的发电机转子5为筒状，罩住发电机定子6；在发电机转子5的筒面上均匀布置有36个永磁铁块11，与磁感线圈10配合，方便了产生均匀电动势，为无人机的其他电子设备提供稳定电压。
实施例7：
作为优选的，在上述实施例的基础上，所述的发电机转子5还与联轴器输出盘4的左端面通过螺钉连接。由于所述的发电机转子5还与联轴器输出盘4的左端面通过螺钉连接，提高机械稳定性能和可靠性能。
实施例8：
作为优选的，在上述实施例的基础上，所述的输入轴12与所述的发电机转子5和联轴器输出盘4均有键配合。由于所述的输入轴12与所述的发电机转子5和联轴器输出盘4均有键配合，提高了稳定性和可靠性。
实施例9：
作为优选的，在上述实施例的基础上，所述的键配合可以是花键配合，但是花键加更困难，而且对输入轴12的损伤大，会降低机械性能，因此作为优选的方式是所述的键配合为平键配合。由于所述的键配合为平键配合，方便了生产制造，节约了成本。
实施例10：
作为优选的，在上述实施例的基础上，所述的减速器8、发电装置以及涡轴发动机1均喷涂有防静电漆。由于所述的减速器8、发电装置以及涡轴发动机1均喷涂有防静电漆，减少了静电对无人机中的精密电子元器件的干扰，提高了稳定性能和可靠性能。
本发明将涡轴发动机1、具有柔性过渡连接块3的联轴器和发电装置以同轴形式连接在一起，既能够利用较小空间提供较大输出功率，又能在低温高原环境下稳定运行。同时，发电装置能在不增加额外零部件的情况下从动力系统中提取功率，为机载设备供电。柔性过渡连接块3可在动力传输过程中引入一定阻尼，减小机上旋转部件的共振危害，削弱机身振动与机动过载对动力系统运行稳定性的负面影响。整套动力系统结构紧凑，安装方便，模块化结构易于维修更换，在输出功率，占用空间，环境适应性等方面优于现有的电动和活塞式无人机动力系统。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.直接驱动主减速器的动力布置结构，其特征在于：包括涡轴发动机(1)、联轴器、输入轴(12)以及减速器(8)，所述的涡轴发动机(1)的输出轴与联轴器的右端连接；所述的输入轴(12)一端与联轴器的左端连接，另一端伸入减速器(8)且与减速器(8)传动配合；还包括有发电装置，该发电装置沿输入轴(12)的轴线设置，且靠近减速器(8)的位置；所述的联轴器包括联轴器输入盘(2)、联轴器输出盘(4)以及柔性连接过渡块(3)；所述的联轴器输入盘(2)的右端与涡轴发动机(1)的输出轴连接，所述的联轴器输出盘(4)的左端与输入轴(12)连接，所述的柔性连接过渡块(3)配合在联轴器输入盘(2)和联轴器输出盘(4)的结合处；
所述的减速器(8)上设置有输入轴轴承座(7)，所述的输入轴(12)左端与减速器(8)内部传动且与输入轴轴承座(7)通过轴承配合，右端穿出输入轴轴承座(7)后与联轴器输出盘(4)连接；
其中，所述的发电装置包括发电机定子(6)和发电机转子(5)，所述的发电机定子(6)固定在输入轴轴承座(7)的右端面，所述的输入轴(12)自由穿过发电机定子(6)；所述的发电机转子(5)套装在输入轴上，配合于发电机定子(6)右端；
所述的减速器(8)、发电装置以及涡轴发动机(1)均喷涂有防静电漆。
2.根据权利要求1所述的直接驱动主减速器的动力布置结构，其特征在于：所述的发电机定子(6)包括一个圆盘，该圆盘固定在输入轴轴承座(7)上，在所述的圆盘上沿盘面中心周向均匀布置有36个磁感线圈(10)。
3.根据权利要求2所述的直接驱动主减速器的动力布置结构，其特征在于：所述的发电机转子(5)为筒状，罩住发电机定子(6)；在发电机转子(5)的筒面上均匀布置有36个永磁铁块(11)。
4.根据权利要求3所述的直接驱动主减速器的动力布置结构，其特征在于：所述的发电机转子(5)还与联轴器输出盘(4)的左端面通过螺钉连接。
5.根据权利要求4所述的直接驱动主减速器的动力布置结构，其特征在于：所述的输入轴(12)与所述的发电机转子(5)和联轴器输出盘(4)均有键配合。
6.根据权利要求5所述的直接驱动主减速器的动力布置结构，其特征在于：所述的键配合为平键配合。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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