CN108100267A - 一种马达集群动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种马达集群动力系统，属于马达集成结构设计技术领域。所述马达集群动力系统包括多个无刷马达(1)，任一无刷马达(1)通过单向轴承(2)连接有一第一齿轮轴(3),所述第一齿轮轴(3)的另一端设置有第一齿轮(4)；第二齿轮(5)，与设置在所述第一齿轮轴端部的第一齿轮啮合，其中，多个第一齿轮设置在第二齿轮的周侧；主轴(6)，设置在所述第二齿轮中间的输出轴。该发明提出的马达集群动力系统，可方便利用现有马达组成功率和扭矩高出1个量级的马达集群，可在一定程度上弥补大功率大扭矩电机产品的空白。

Description

一种马达集群动力系统
技术领域
本发明属于马达集成结构设计技术领域，具体涉及一种马达集群动力系统。
背景技术
电驱动技术已在新能源汽车领域发挥了举足轻重的作用，比如电动汽车、油电混动汽车。同样，电驱动系统在飞行器上也得到普遍应用，尤其是多旋翼飞行器航拍领域。随着市场对多旋翼应用领域的探索，要求飞行器具备长航时大载重的能力，多旋翼飞行器也朝着大型化方向发展。同时，传统飞行器也逐步尝试使用电驱动方式，比如贝尔的新概念飞行器FC-X，采用矢量推力横流式风扇反扭矩系统以取代现阶段单旋翼直升机的尾桨反扭矩机械系统，能大大提高直升机系统的安全可靠性。
飞行器上使用的电驱动系统要求重量轻、可靠性高。高速马达一般可以实现较高的功重比。现阶段小型飞行器上使用的高速无刷马达功重比可高达10kg/kW，但其输出转速通常达20000rpm以上，必须增加减速装置才能驱动飞行器的螺旋桨或旋翼，这将导致系统重量增加并降低可靠性和维护性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种马达系统集成技术，该技术拟以成熟的高功重比型无刷马达为基本单元，通过共用的大减速比减速器建立集群，以实现大功率、大扭矩、高功重比及高可靠性的目标。
本发明马达集群动力系统，主要包括：
多个无刷马达，任一无刷马达通过单向轴承连接有一第一齿轮轴,所述第一齿轮轴的另一端设置有第一齿轮；
第二齿轮，与设置在所述第一齿轮轴端部的第一齿轮啮合，其中，多个第一齿轮设置在第二齿轮的周侧；
主轴，设置在所述第二齿轮中间的输出轴。
优选的是，还包括减速箱壳体，所述减速箱壳体包括设置在中央的主轴孔，以及绕所述主轴孔周向分布的有若干第一齿轮轴孔，所述第一齿轮及第二齿轮设置在所述减速箱壳体内，所述主轴通过主轴孔向壳体的一面延伸，所述多个第一齿轮轴通过第一齿轮轴孔向壳体的另一面延伸。
优选的是，减速箱壳体包括能够开合的上盒体与下盒体，所述下盒体的设置有第一齿轮轴孔的位置处设置有背离所述上盒体延伸的筒体接收段。
优选的是，减速箱壳体的上盒体与下盒体可拆卸连接。
优选的是，减速箱壳体的第一齿轮轴孔与主轴孔之间设置有减重孔。
优选的是，所述小齿轮轴在所述主轴周侧均匀分布。
优选的是，所述无刷马达包括4-10个。
优选的是，还包括固定端面，其一侧面具有多个沿周向分布的凹槽，任一凹槽底面设置有通孔，所述凹槽用以固定所述无刷马达的本体，所述通孔用以通过所述第一齿轮轴，固定端面的另一侧面具有向外突出的支撑柱，所述支撑柱顶紧在所述减速箱壳体上。
本发明提出的马达集群动力系统，可方便利用现有马达组成功率和扭矩高出一个量级的马达集群，可在一定程度上弥补大功率大扭矩电机产品的空白。由于该系统在一定程度上不受电机型号、数量、功率等方面的限制，并且在原理上具备多余度，有较好的安全可靠性，可以较好的适用于各种应用场景，未来可应用于电动汽车、电动飞机等新型能源设备。
附图说明
图1为按照本发明马达集群动力系统的一优选实施例的主视图。
图2为本发明图1所示实施例的立体图。
其中，1为无刷马达，2为单向轴承，3为第一齿轮轴，4为第一齿轮，5为第二齿轮，6为主轴，7为减速箱壳体，8为固定端面，71为筒体接收段，72为减重孔，81为通孔，82为支撑柱。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，例如“顺时针”、“逆时针”、“向上”、“向下”等，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明提供了一种马达集群动力系统，采用成熟的高功重比小型无刷马达为基本单元，通过共用的大减速比减速器建立集群，以实现大功率、大扭矩、高功重比及高可靠性的目标。
如图1所示，马达集群系统主要包括多个无刷马达1，任一无刷马达1通过单向轴承2连接有一第一齿轮轴3,所述第一齿轮轴3的另一端设置有第一齿轮4；
第二齿轮5，与设置在所述第一齿轮轴端部的第一齿轮啮合，其中，多个第一齿轮设置在第二齿轮的周侧；
主轴6，设置在所述第二齿轮中间的输出轴。
无刷马达通过单向轴承带动小齿轮，通过减速传动到输出轴上。原理上减速比可以做到很大，在新型电动民用直升机领域，该输出轴的转速范围可满足旋翼的转速要求，使用该系统直接驱动旋翼，可省去直升机的传动系统，并且该集群系统可以满足旋翼的大扭矩要求。
无刷马达与小齿轮轴使用单向轴承连接，实现马达间的同步。当其中一个马达速度小于旋翼转速时或停转时，单向轴承保证该马达不会被拖动形成阻力。集群马达总功率为各个马达功率之和，总功率很容易通过增加马达数目增加实现。各马达减速器的大齿轮和机匣是共用的，整个系统的重量较轻。各台马达的工作是独立的，任何一台马达及其控制器出现故障，其它马达不受影响，整个集群的性能只是稍有下降，有较好的可靠性有利于飞行安全。
本实施例中，还包括减速箱壳体7，所述减速箱壳体7包括设置在中央的主轴孔，以及绕所述主轴孔周向分布的有若干第一齿轮轴孔，所述第一齿轮及第二齿轮设置在所述减速箱壳体内，所述主轴通过主轴孔向壳体的一面延伸，所述多个第一齿轮轴通过第一齿轮轴孔向壳体的另一面延伸。
参考图2，减速箱壳体7包括能够开合的上盒体与下盒体，所述下盒体的设置有第一齿轮轴孔的位置处设置有背离所述上盒体延伸的筒体接收段71，筒体接收段71用于保护单向轴承2，用于限定其运动区间。
本实施例中，减速箱壳体的上盒体与下盒体可拆卸连接，例如通过卡接或者螺栓连接。
本实施例中，减速箱壳体7的第一齿轮轴孔与主轴孔之间还设置有减重孔72。
参考图1及图2，所述小齿轮轴在所述主轴周侧均匀分布，一般设置有数十个，无刷马达1根据需要配置，一般包括4-10个。
参考图2,本发明马达集群系统还包括固定端面8，其一侧面具有多个沿周向分布的凹槽，任一凹槽底面设置有通孔81，所述凹槽用以固定所述无刷马达1的本体，所述通孔用以通过所述第一齿轮轴3，固定端面8的另一侧面具有向外突出的支撑柱82，所述支撑柱82顶紧在所述减速箱壳体7上，可以理解的是，固定端面可以作为减速箱壳体7的一部分，与减速箱壳体的下盒体一体制造。
本发明关键点：
(1)马达集群概念
本发明提出的马达集群构型具有较大的创新意义，采用相对较低成本、低技术要求的高功重比小功率高速电机通过特殊构型的传动系统将其聚合转换为高功重比、大功率大扭矩、高可靠性电机系统。
(2)共用式减速器
各马达共用一套减速器机匣、大齿轮及支撑轴承及输出轴，这些部件占用了减速器重量中的主要部分，可有效降低集群系统减速器的重量，实现高功重比。
(3)马达转速同步机构
采用单向轴承连接马达和减速器输入级，安全可靠实现马达同步，并且方便马达安装。
本发明提出的马达集群动力系统，可方便利用现有马达组成功率和扭矩高出一个量级的马达集群，可在一定程度上弥补大功率大扭矩电机产品的空白。由于该系统在一定程度上不受电机型号、数量、功率等方面的限制，并且在原理上具备多余度，有较好的安全可靠性，可以较好的适用于各种应用场景，未来可应用于电动汽车、电动飞机等新型能源设备。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种马达集群动力系统，其特征在于，包括：
多个无刷马达(1)，任一无刷马达(1)通过单向轴承(2)连接有一第一齿轮轴(3),所述第一齿轮轴(3)的另一端设置有第一齿轮(4)；
第二齿轮(5)，与设置在所述第一齿轮轴端部的第一齿轮啮合，其中，多个第一齿轮设置在第二齿轮的周侧；
主轴(6)，设置在所述第二齿轮中间的输出轴。
2.如权利要求1所述的马达集群动力系统，其特征在于，还包括减速箱壳体(7)，所述减速箱壳体(7)包括设置在中央的主轴孔，以及绕所述主轴孔周向分布的有若干第一齿轮轴孔，所述第一齿轮及第二齿轮设置在所述减速箱壳体内，所述主轴通过主轴孔向壳体的一面延伸，所述多个第一齿轮轴通过第一齿轮轴孔向壳体的另一面延伸。
3.如权利要求2所述的马达集群动力系统，其特征在于，减速箱壳体(7)包括能够开合的上盒体与下盒体，所述下盒体的设置有第一齿轮轴孔的位置处设置有背离所述上盒体延伸的筒体接收段(71)。
4.如权利要求3所述的马达集群动力系统，其特征在于，减速箱壳体(7)的上盒体与下盒体可拆卸连接。
5.如权利要求2所述的马达集群动力系统，其特征在于，减速箱壳体(7)的第一齿轮轴孔与主轴孔之间设置有减重孔(72)。
6.如权利要求1所述的马达集群动力系统，其特征在于，所述小齿轮轴在所述主轴周侧均匀分布。
7.如权利要求1所述的马达集群动力系统，其特征在于，所述无刷马达(1)包括4-10个。
8.如权利要求2所述的马达集群动力系统，其特征在于，还包括固定端面(8)，其一侧面具有多个沿周向分布的凹槽，任一凹槽底面设置有通孔(81)，所述凹槽用以固定所述无刷马达(1)的本体，所述通孔用以通过所述第一齿轮轴(3)，固定端面(8)的另一侧面具有向外突出的支撑柱(82)，所述支撑柱(82)顶紧在所述减速箱壳体(7)上。
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