CN111852915A - 一种涵道风扇 - Google Patents

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谢安恒
华强
娄斌
张丹
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Zhejiang Lab
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Zhejiang Lab
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/08—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
    • F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明公开一种涵道风扇，其包括设置在最外部的涵道式定子，以及设置在涵道式定子的涵道内部的转子、固定支架；涵道式定子上设置电机线圈绕组；转子包括电机永磁体、桨叶风扇、转轴，电机永磁体为圆环状，桨叶风扇的外端固定在电机永磁体上，内端套接在转轴上；电机永磁体、桨叶风扇一起绕转轴转动；固定支架的外端固定在涵道式定子的内部，内端与转轴固定连接，用于支撑转子；当电机永磁体通电后，电机永磁体转动，即可带动桨叶风扇同步转动。本发明的涵道风扇将电机和风扇融合一体，具有结构简单和重量轻的优点，同时也避免了常规涵道风扇高速旋转的桨尖在此类间隙处产生的强剪切及旋涡所产生高频噪声，有效的降低了涵道风扇的噪声水平。

Description

一种涵道风扇
技术领域
本发明涉及飞行器气动设计和电机设计领域，具体涉及一种涵道风扇。
背景技术
涵道风扇是飞行器常用的动力推进系统，可以为飞行器提供相应的推/升力，为飞行器提供起降、悬停和前飞的飞行动力。一般而言，涵道风扇相比相同直径桨叶的风扇可以提高更大的推力，同时风扇因为环括在涵道内部，具有安全性高、噪声小的优点。
涵道风扇的设计需要满足空气动力性能的基础上，在结构重量、涵道空间、可靠性维护性上也要综合考虑实现总体性能的最优化。而基于现有技术的涵道风扇，在结构重量、推/升力和噪声优化方面都有一定的缺陷。例如中国专利CN201810245288.7、CN201510873032.7、CN201811364053、CN201910648712等所公开的涵道风扇，均是采用电机内置、桨叶风扇居中、独立涵道结构件外置的技术方案，这种传统的涵道风扇是在现有电机、桨叶技术的技术上进行集成设计，具有设计和实现较为简易的优点，但是都存在相同的缺点：相对于常规旋翼，需要额外增加外置的涵道结构件以实现涵道风扇的功能特点，虽然增加了输出推/升力并一定程度上降低了噪声，但同时也增加了涵道风扇的整体质量、降低推力重量比。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种涵道风扇，该涵道风扇能够提高输出推/升力和扭矩，降低涵道风扇的噪声，并提升涵道风扇的推力重量比。具体技术方案如下：
一种涵道风扇，该涵道风扇包括设置在最外部的涵道式定子，以及设置在所述的涵道式定子的涵道内部的转子、固定支架；
所述的涵道式定子上设置电机线圈绕组；
所述的转子包括电机永磁体、桨叶风扇、转轴，所述的电机永磁体为圆环状，所述的桨叶风扇的外端固定在所述的电机永磁体上，内端套接在所述的转轴上；所述的电机永磁体、桨叶风扇一起绕所述的转轴转动；
所述的固定支架的外端固定在所述的涵道式定子的内部，内端与所述的转轴固定连接，用于支撑所述的转子；
当所述的电机永磁体通电后，电机永磁体转动，即可带动桨叶风扇同步转动。
进一步地，所述的固定支架为对称的两个，分别固定在所述的涵道式定子的涵道的两端，且分别与转轴的一个端部固定连接。
进一步地，所述的桨叶风扇通过转动轴承套接在所述的转轴上。
本发明的有益效果如下：
本发明的涵道风扇将电机和风扇融合一体，具有结构简单和重量轻的优点；同时由于环形结构转子直径相对较大，电机具有较好的扭矩输出特性，因此可以适当增加桨叶风扇数量以提高涵道风扇的输出推/升力，并可以消除桨叶风扇桨尖与涵道内壁之间的间隙，避免了常规涵道风扇高速旋转的桨尖在此类间隙处产生的强剪切及旋涡所产生高频噪声，有效的降低了涵道风扇的噪声水平。
附图说明
图1是本发明的涵道风扇的结构图。
具体实施方式
下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明的涵道风扇包括设置在最外部的涵道式定子1，以及设置在涵道式定子1的涵道内部的转子、固定支架6；
所述的涵道式定子1上设置电机线圈绕组，同时具备电机定子和涵道风扇涵道的功能特性，减少了常规涵道风扇需要额外配备的涵道，减轻了不必要的重量。
所述的转子包括电机永磁体2、桨叶风扇5、转轴4，所述的电机永磁体2为圆环状，所述的桨叶风扇的外端固定在所述的电机永磁体上，内端套接在所述的转轴4上；所述的电机永磁体2、桨叶风扇5一起绕所述的转轴4转动；
所述的固定支架6的外端固定在所述的涵道式定子1的内部，内端与所述的转轴4固定连接，用于支撑所述的转子；
当所述的电机永磁体2通电后，电机永磁体2转动，即可带动桨叶风扇5同步转动。
所述的桨叶风扇5通过转动轴承3套接在所述的转轴4上。
桨叶风扇5的叶片数量可以根据实际推力输出需求和电机扭矩特性而设定和改变。
为了保持支撑平衡，使得转轴受力均衡，因此将所述的固定支架6设置为为对称的两个，分别固定在所述的涵道式定子1的涵道的两端，且分别与转轴4的一个端部固定连接。本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例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。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种涵道风扇，其特征在于，该涵道风扇包括设置在最外部的涵道式定子(1)，以及设置在所述的涵道式定子(1)的涵道内部的转子、固定支架(6)；
所述的涵道式定子(1)上设置电机线圈绕组；
所述的转子包括电机永磁体(2)、桨叶风扇(5)、转轴(4)，所述的电机永磁体(2)为圆环状，所述的桨叶风扇的外端固定在所述的电机永磁体上，内端套接在所述的转轴(4)上；所述的电机永磁体(2)、桨叶风扇(5)一起绕所述的转轴(4)转动；
所述的固定支架(6)的外端固定在所述的涵道式定子(1)的内部，内端与所述的转轴(4)固定连接，用于支撑所述的转子。
当所述的电机永磁体(2)通电后，电机永磁体(2)转动，即可带动桨叶风扇(5)同步转动。
2.根据权利要求1所述的涵道风扇，其特征在于，所述的固定支架(6)为对称的两个，分别固定在所述的涵道式定子(1)的涵道的两端，且分别与转轴(4)的一个端部固定连接。
3.根据权利要求1所述的涵道风扇，其特征在于，所述的桨叶风扇(5)通过转动轴承(3)套接在所述的转轴(4)上。
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