CN112977847A - 一种高可靠性无叶电推进器 - Google Patents

Abstract

本发明一种高可靠性无叶电推进器涉及电推进器技术领域，具体地说是一种高可靠性无叶电推进器，包括中空柱状发动机壳体，发动机壳体内固定连接有中空柱状气筒，所述气筒的周面上固定设置有若干个中空进气柱，所述进气柱沿气筒的周向均布；发动机壳体上固定设置有若干个中空的进气通道，进气通道靠近进气口的一端为气筒进气端，进气通道上设置有防水装置；本发明的整体结构简单没有特别复杂的机械结构，维护方便可以节约维护成本，拥有多个动力源可以提高发动机的稳定性，动力源随着所需推力的大小进行增减，可以大规模批量化运用，其中内置矢量风扇还可以提高安全性能，整个过程不使用燃油可以极大程度上减少污染，也可以一定程度上降低噪音。

Description

一种高可靠性无叶电推进器

技术领域

本发明涉及电推进器技术领域，具体地说是一种高可靠性无叶电推进器。

背景技术

目前，各种航空器使用的航空发动机包括涡轮喷气/涡轮风扇发动机、涡轮轴/涡轮螺旋桨发动机、冲压式发动机和活塞式发动机，以上这些发动机都属于燃机发动机，在作业时不仅要消耗大量燃油、燃气等能源，还会造成大气污染，而且以上的几种发动机机械结构复杂，体积大，维修难度高，在作业时还会产生很大的噪音，同时由于以上的燃机发动机的结构特点，造成了动力源单一，一旦在高空飞行作业时，因燃机发动机机械故障造成发动机停车，其造成的事故是致命性的。因此燃机发动机要求高可靠性，为了维持单一动力源的高可靠性，要在作业后进行大量的保养，在作业前要进行安全检查，其付出的成本高昂。单一动力源的发动机在遇到桨叶折断、发动机熄火等故障时基本无自救的可能。

随着，无人机、电动飞机、电动飞行汽车等新型飞行器的出现，急需一种高可靠性高安全性的电动推进器作为未来低空飞行电动飞行器的动力源。特别是在载人状态下，电动推进器不能是一个单电动机加单螺旋桨模式，另外低空飞行载人飞行器在地面时螺旋桨叶容易造成旁边人员的伤害，因此需要一种无桨叶的电动推进器。在载人电动飞行器在低空飞行过程中容易遇到鸟类撞击等事件的发生，或是单一电动机故障等事件，因此急需开发一款拥有多个动力源且无桨叶的电进器。

发明内容

本发明的目的是提供一种高可靠性无叶电推进器，该电推进器结构简单，没有复杂的机械结构，维护成本低，拥有多个电动动力源，提高了其可靠性，在使用的过程中不会造成大气环境污染且噪音低，而且还可以减少现有发动机的安全隐患，使得在使用过程中更加安全，为未来飞行汽车、无人机提供动力来源。

本发明一种高可靠性无叶电推进器，包括中空柱状发动机壳体，发动机壳体的一端为进气口，另一端为出气口，所述发动机壳体内固定连接有中空柱状气筒，所述气筒的周面上固定设置有若干个中空进气柱，所述进气柱沿气筒的周向均布，且气筒的中心轴线与发动机壳体的中心轴线位于同一直线上；

所述发动机壳体上固定设置有若干个中空的进气通道，进气通道靠近进气口的一端为气筒进气端，所述进气通道上设置有防水装置；

所述进气柱的一端与气筒固定相连，另一端穿过发动机壳体后与进气通道相连通；

所述气筒上设置有环形气流区域和用于气流流出的环形喷口，所述喷口设置在气筒的一端上，且环形气流区域和喷口的中心轴线与气筒的中心轴线位于同一直线上；

所述进气通道通过相连通的进气柱和气流区域与喷口相连通；

所述气筒朝向进气口一端的直径小于气筒朝向出气口一端的直径；

所述进气柱内设置均设置有用于气流加速的气流加速装置，当进气通道附近空气从进气通道进入，经过气流加速装置后进入气流区域并从喷口朝向出气口喷出，使得发动机周围空气从进气口被吸入后从出气口排出，从而推动电推进器反向移动。

优选地，气流加速装置通过涡轴转动设置在进气柱内，同一进气柱内沿涡轴轴向设置有若干个气流加速装置；

所述涡轴通过周面上设置的涡轴固定臂与进气柱固定相连。

优选地，气流加速装置包括套设在涡轴上的矢量推进电机，所述矢量推进电机上设置有与进气柱内部区域相匹配的矢量风扇，当矢量推进电机带动矢量风扇转动，气流从进气通道加速进入气筒上的气流区域。

优选地，同一进气柱内的涡轴上设置有五个气流加速装置。

优选地，气筒包括锥筒状外层壳体和锥筒状内层壳体，所述外层壳体和内层壳体靠近出气口的一端通过环形中间板固定相连，外层壳体靠近进气口的一端上连接有朝向气筒内部伸出的环状弧形端部挡板，环状弧形端部挡板靠近内层壳体的一端朝向出气口弯折，且内层壳体位于弧形挡板的弧形区域内；

环状弧形端部挡板和内层壳体之间的环形区域为喷口，环状弧形端部挡板、外层壳体、内层壳体及环形中间板之间的环形区域为气流区域，所述内层壳体靠近喷口的一端上朝向外层壳体设置有环状气流导流板，所述气流导流板所在平面与气筒的中心轴线垂直。

优选地，气筒设置为多个，相邻气筒通过套接在两个气筒外的连接器相连，所述连接器与气筒均密封且固定相连；

相邻两个气筒中，靠近进气口气筒的最大内径小于靠近出气口气筒的最大内径。

优选地，气筒设置为四个。

优选地，进气柱倾斜设置，进气柱与气筒相连的一端朝向出气口设置，该进气柱与气流通道相连的一端朝向进气口设置。

优选地，进气柱与气流通道相连的一端上设置有密封胶圈。

或者优选地，防水装置包括防水挡板和防水导流板，所述防水挡板设置在气筒进气端内，且防水挡板相互平行设置有若干个，防水挡板均通过转轴与进气通道转动相连；

所述防水导流板设置在进气通道内，且防水导流板设置的数目与进气柱的数目一致，防水导流板均与发动机壳体固定相连；

防水导流板倾斜设置，且远离发动机壳体的一端远离气筒进气口设置，防水导流板设置在进气柱与发动机壳体连接处靠近气筒进气口的一侧。

本发明的有益效果是：

本发明的一种高可靠性无叶电推进器，整体结构简单没有特别复杂的机械结构，维护方便可以节约维护成本，该电推进器拥有多个动力源可以提高发动机的稳定性，其中动力源也可以随着所需推力的大小进行增减，可以适用于多种场景下，可以大规模批量化运用，其中内置矢量风扇还可以提高安全性能，减少对人员的伤害，整个过程不使用燃油可以极大程度上减少污染，也可以一定程度上降低噪音，实现真正意义上的高可靠性无叶电推进器。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明内部结构示意图。

图3为本发明剖视图。

图4为本发明进气柱的结构示意图。

图5为矢量风扇与矢量推进电机连接关系示意图。

图6为气筒的结构示意图。

图7为气筒上喷口示意图。

图8为本发明中空气流动示意图。

图9为本发明的控制系统图。

图10为本发明原理示意图。

附图标记：1-发动机壳体，2-进气通道，3-防水挡板，4-防水导流板，5-进气柱，6-矢量风扇，7-矢量推进电机，8-涡轴，9-涡轴固定臂，10-气筒，10-1-气筒A，10-2-气筒B，10-3-气筒C，10-4-气筒D，11-喷口，12-连接器，13-密封胶圈。

具体实施方式

本发明一种高可靠性无叶电推进器，包括中空柱状发动机壳体1，发动机壳体1的一端为进气口，另一端为出气口，所述发动机壳体1内固定连接有中空柱状气筒10，所述气筒10的周面上固定设置有若干个中空进气柱5，所述进气柱5沿气筒10的周向均布，且气筒10的中心轴线与发动机壳体1的中心轴线位于同一直线上；

所述发动机壳体1上固定设置有若干个中空的进气通道2，进气通道2靠近进气口的一端为气筒10进气端，所述进气通道2上设置有防水装置；

所述进气柱5的一端与气筒10固定相连，另一端穿过发动机壳体1后与进气通道2相连通；

所述气筒10上设置有环形气流区域和用于气流流出的环形喷口11，所述喷口11设置在气筒10的一端上，且环形气流区域和喷口11的中心轴线与气筒10的中心轴线位于同一直线上；

所述进气通道2通过相连通的进气柱5和气流区域与喷口11相连通；

所述气筒10朝向进气口一端的直径小于气筒10朝向出气口一端的直径；

所述进气柱5内设置均设置有用于气流加速的气流加速装置，当进气通道2附近空气从进气通道2进入，经过气流加速装置后进入气流区域并从喷口11朝向出气口喷出，使得发动机周围空气从进气口被吸入后从出气口排出，从而推动电推进器反向移动。

气流加速装置通过涡轴8转动设置在进气柱5内，同一进气柱5内沿涡轴8轴向设置有若干个气流加速装置；

所述涡轴8通过周面上设置的涡轴固定臂9与进气柱5固定相连。

气流加速装置包括套设在涡轴8上的矢量推进电机7，所述矢量推进电机7上设置有与进气柱5内部区域相匹配的矢量风扇6，当矢量推进电机7带动矢量风扇6转动，气流从进气通道2加速进入气筒10上的气流区域。

同一进气柱5内的涡轴8上设置有五个气流加速装置。

气筒10包括锥筒状外层壳体和锥筒状内层壳体，所述外层壳体和内层壳体靠近出气口的一端通过环形中间板固定相连，外层壳体靠近进气口的一端上连接有朝向气筒10内部伸出的环状弧形端部挡板，环状弧形端部挡板靠近内层壳体的一端朝向出气口弯折，且内层壳体位于弧形挡板的弧形区域内；

环状弧形端部挡板和内层壳体之间的环形区域为喷口11，环状弧形端部挡板、外层壳体、内层壳体及环形中间板之间的环形区域为气流区域，所述内层壳体靠近喷口11的一端上朝向外层壳体设置有环状气流导流板，所述气流导流板所在平面与气筒10的中心轴线垂直。

气筒10设置为多个，相邻气筒10通过套接在两个气筒10外的连接器12相连，所述连接器12与气筒10均密封且固定相连；

相邻两个气筒10中，靠近进气口气筒10的最大内径小于靠近出气口气筒10的最大内径。

气筒10设置为四个。

进气柱5倾斜设置，进气柱5与气筒10相连的一端朝向出气口设置，该进气柱5与气流通道相连的一端朝向进气口设置。

进气柱5与气流通道相连的一端上设置有密封胶圈13。

防水装置包括防水挡板3和防水导流板4，所述防水挡板3设置在气筒10进气端内，且防水挡板3相互平行设置有若干个，防水挡板3均通过转轴与进气通道2转动相连；

所述防水导流板4设置在进气通道2内，且防水导流板4设置的数目与进气柱5的数目一致，防水导流板4均与发动机壳体1固定相连；

防水导流板4倾斜设置，且远离发动机壳体1的一端远离气筒10进气口设置，防水导流板4设置在进气柱5与发动机壳体1连接处靠近气筒10进气口的一侧。

如图1-3所示，发动机壳体1上安装有进气通道2，其中进气通道2进气的一端安装有防水挡板3，防水挡板3可以根据雨量的大小调节不同的角度，可以在不影响正常进气的情况下方便排水，进气通道2内进气柱5与发动机壳体1连接处靠近气筒10进气口的一侧还有防水导流板4，可以对进入到进气柱5的雨水进行导流，不至于大量雨水进入气筒10内部而导致发动机停车，其中发动机壳体1与进气柱5相连位置的进气柱5为椭圆形状，这样可以方便气体进入气筒10内部，以达到该发动机的最大效用，发动机壳体1的内部还安装有发动机控制器。

如图4所示，进气柱5与发动机壳体1连接处安装有密封胶圈13，可以防止气体泄漏，提高发动机的稳定性，进气柱5内壁上固定有涡轴固定臂9，涡轴固定臂9与涡轴8固定连接，其中涡轴8上安装有矢量推进电机7，矢量推进电机7上面配套安装有矢量风扇6，其中矢量风扇6可以使得进气速度加快，进气柱5的另一端连接有气筒10，进气柱5的位置还安装有温度传感器和转速传感器，可以实时查看矢量风扇6的转速与其上的温度，进行相应的操作，可以延长发动机使用寿命，其中进气柱5的数量可以根据推力的大小适当增加或减少。

如图1-3和图5所示，气筒10安装在发动机壳体1内部，由于气筒10的特殊结构，使得气筒A10-1的内部空间大于气筒B10-2，气筒B10-2的内部空间大于气筒C10-3，气筒C10-3的内部空间大于气筒D10-4，气筒10的内部空间从前到后逐级减小，因此发动机会形成逐级加速的效果，其中相邻两个气筒10之间通过连接器12连接，气筒10与连接器12之间固定安装有密封胶圈13，提高气密性，其中空气经过发动机壳体1上的进气通道2进入进气柱5，进气柱5内部的矢量风扇6在矢量推进电机7的作用下，对于进入的气体进行加速，使其快速进入气筒10中，气体迅速充满气筒10，气体在气筒10中改变方向后从气筒10上的喷口11快速喷出，从而使得发动机中孔的气体流速加快且压强减小，发动机周围的空气被快速吸引通过发动机中孔，从而使得发动机产生推力。

其中由于气筒10内部空间的不同，因此对应于气筒A10-1至气筒D10-4的矢量风扇6的转速不同，从而产生逐级加速的效果。

如图7所示，发动机壳体1上安装的发动机控制器控制电子调速器，电子调速器控制矢量推进电机7，矢量推进电机7带动矢量风扇6转动，其中发动机控制器还连接有温度传感器、转速传感器、风速传感器，温度传感器和转速传感器安装在进气柱5的位置，风速传感器安装在气筒10以及进气柱5的位置。

本发明可以通过改变其直径的大小和进气柱5的数量，可以使发动机的高度方向减小的同时可以获得更大的推力，其中发动机的整体造型尺寸可以根据所使用的范围和所需要的推力进行适当的调整，使其的应用场景更加广泛。

如图8所示，本发明一种高可靠性无叶电推进器的工作原理为：

在正常天气情况下，如下所述：

首先，矢量推进电机7带着其上配套安装的矢量风扇6绕着由进气柱5内壁上连接的涡轴固定臂9所安装的涡轴8转动，在矢量风扇6转动的过程中，外部的空气通过进气通道2上安装的防水挡板3进入到进气通道2中，空气在通过进气通道2的过程中被矢量风扇6所吸引，空气通过进气柱5的同时由矢量风扇6加速后快速进入气筒10内部，空气在气筒10的气流区域内改变方向，快速的通过气筒10上的喷口11快速喷出，喷出的气体快速通过发动机的中孔，从而使得发动机中孔的气体流速加大，在气体流速加大的同时发动机中孔的压强减小，由于发动机中孔的压强减小，带动发动机前端空气快速通过发动机中孔，由于多个进气柱5的相互配合叠加，从而使得发动机产生相应的推力。

在下雨的情况下，如下所述：

在气体进入进气通道2的时候，进气通道2上的防水挡板3根据雨量的大小调节不同的角度，从而让进入的雨水通过进气通道2中的导流板排出到进气通道2外，其他的作业方式与正常情况下相似。

本发明的有益效果是：

本发明的一种高可靠性无叶电推进器，整体结构简单没有特别复杂的机械结构，维护方便可以节约维护成本，该电推进器拥有多个动力源可以提高发动机的稳定性，其中动力源也可以随着所需推力的大小进行增减，可以适用于多种场景下，可以大规模批量化运用，其中内置矢量风扇6还可以提高安全性能，减少对人员的伤害，整个过程不使用燃油可以极大程度上减少污染，也可以一定程度上降低噪音，实现真正意义上的高可靠性无叶电推进器。

Claims (10)

1.一种高可靠性无叶电推进器，包括中空柱状发动机壳体（1），发动机壳体（1）的一端为进气口，另一端为出气口，其特征在于，所述发动机壳体（1）内固定连接有中空柱状气筒（10），所述气筒（10）的周面上固定设置有若干个中空进气柱（5），所述进气柱（5）沿气筒（10）的周向均布，且气筒（10）的中心轴线与发动机壳体（1）的中心轴线位于同一直线上；

所述发动机壳体（1）上固定设置有若干个中空的进气通道（2），进气通道（2）靠近进气口的一端为气筒（10）进气端，所述进气通道（2）上设置有防水装置；

所述进气柱（5）的一端与气筒（10）固定相连，另一端穿过发动机壳体（1）后与进气通道（2）相连通；

所述气筒（10）上设置有环形气流区域和用于气流流出的环形喷口（11），所述喷口（11）设置在气筒（10）的一端上，且环形气流区域和喷口（11）的中心轴线与气筒（10）的中心轴线位于同一直线上；

所述进气通道（2）通过相连通的进气柱（5）和气流区域与喷口（11）相连通；

所述气筒（10）朝向进气口一端的直径小于气筒（10）朝向出气口一端的直径；

所述进气柱（5）内设置均设置有用于气流加速的气流加速装置，当进气通道（2）附近空气从进气通道（2）进入，经过气流加速装置后进入气流区域并从喷口（11）朝向出气口喷出，使得发动机周围空气从进气口被吸入后从出气口排出，从而推动电推进器反向移动。

2.如权利要求1所述一种高可靠性无叶电推进器，其特征在于，所述气流加速装置通过涡轴（8）转动设置在进气柱（5）内，同一进气柱（5）内沿涡轴（8）轴向设置有若干个气流加速装置；

所述涡轴（8）通过周面上设置的涡轴固定臂（9）与进气柱（5）固定相连。

3.如权利要求2所述一种高可靠性无叶电推进器，其特征在于，所述气流加速装置包括套设在涡轴（8）上的矢量推进电机（7），所述矢量推进电机（7）上设置有与进气柱（5）内部区域相匹配的矢量风扇（6），当矢量推进电机（7）带动矢量风扇（6）转动，气流从进气通道（2）加速进入气筒（10）上的气流区域。

4.如权利要求3所述一种高可靠性无叶电推进器，其特征在于，同一进气柱（5）内的涡轴（8）上设置有五个气流加速装置。

5.如权利要求3所述一种高可靠性无叶电推进器，其特征在于，所述气筒（10）包括锥筒状外层壳体和锥筒状内层壳体，所述外层壳体和内层壳体靠近出气口的一端通过环形中间板固定相连，外层壳体靠近进气口的一端上连接有朝向气筒（10）内部伸出的环状弧形端部挡板，环状弧形端部挡板靠近内层壳体的一端朝向出气口弯折，且内层壳体位于弧形挡板的弧形区域内；

环状弧形端部挡板和内层壳体之间的环形区域为喷口（11），环状弧形端部挡板、外层壳体、内层壳体及环形中间板之间的环形区域为气流区域，所述内层壳体靠近喷口（11）的一端上朝向外层壳体设置有环状气流导流板，所述气流导流板所在平面与气筒（10）的中心轴线垂直。

6.如权利要求5所述一种高可靠性无叶电推进器，其特征在于，所述气筒（10）设置为多个，相邻气筒（10）通过套接在两个气筒（10）外的连接器（12）相连，所述连接器（12）与气筒（10）均密封且固定相连；

相邻两个气筒（10）中，靠近进气口气筒（10）的最大内径小于靠近出气口气筒（10）的最大内径。

7.如权利要求6所述一种高可靠性无叶电推进器，其特征在于，所述气筒（10）设置为四个。

8.如权利要求1所述一种高可靠性无叶电推进器，其特征在于，所述进气柱（5）倾斜设置，进气柱（5）与气筒（10）相连的一端朝向出气口设置，该进气柱（5）与气流通道相连的一端朝向进气口设置。

9.如权利要求8所述一种高可靠性无叶电推进器，其特征在于，所述进气柱（5）与气流通道相连的一端上设置有密封胶圈（13）。

10.如权利要求1-9任意一项所述一种高可靠性无叶电推进器，其特征在于，所述防水装置包括防水挡板（3）和防水导流板（4），所述防水挡板（3）设置在气筒（10）进气端内，且防水挡板（3）相互平行设置有若干个，防水挡板（3）均通过转轴与进气通道（2）转动相连；

所述防水导流板（4）设置在进气通道（2）内，且防水导流板（4）设置的数目与进气柱（5）的数目一致，防水导流板（4）均与发动机壳体（1）固定相连；

防水导流板（4）倾斜设置，且远离发动机壳体（1）的一端远离气筒（10）进气口设置，防水导流板（4）设置在进气柱（5）与发动机壳体（1）连接处靠近气筒（10）进气口的一侧。

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