CN113148214A - 一种航母弹射装置的外转子电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种航母弹射装置的外转子电机，属于航母电磁弹射技术领域。该外转子电机包括转子、定轴、左端盖、左定子、左磁钢、中轴承、右磁钢、右定子及右端盖；转子外设置直齿轮，内柱面固定连接左磁钢和右磁钢，位于转子中部的中轴承支承转子绕定轴转动，左端盖和右端盖分别与转子的两端固定连接并通过轴承与定轴连接形成转子的辅助支承，左定子和右定子与定轴固定连接。本发明外转子电机通过转子的直齿轮输出动力并保持与其它电机协调工作，采用的多点支承、双电枢和强冷却等技术能满足航母弹射装置串联传动获取大功率和大推力的工作要求，具有维护简单、工作可靠、成本低等特点。
Description
技术领域：
本发明属于航母弹射设备技术领域，具体涉及一种航母弹射装置的外转子电机。
背景技术：
航母弹射装置是航母上助力起飞大型飞机的关键设备，借助于弹射装置，可大大缩小飞机的起飞跑道和航母甲板的占用空间，提高飞机起飞的可靠性和起飞效率，对提高航母的战斗力具有重要的意义。现有的蒸汽弹射装置是成功的舰载机弹射装置，具有结构简单、推力大、运动质量小和起飞加速度大等优点，但存在推力不易控制、气缸加工和安装技术要求高、密封条使用寿命短及维护费用高等不足。采用直线电机的电磁弹射装置可克服蒸汽弹射装置的不足，定子局部绕组与动磁铁芯作用产生强大的电磁力，具有电磁推力易于控制，维护简单，适应环境能力强等特点。但为了产生足够大的电磁推力，定子局部绕组需要产生大电流，同时动磁铁芯与定子局部绕组必须有较大的作用面积，因此，采用直线电机的电磁弹射装置需要大功率的供电和高速切换设备，定子绕组交变承受大电流和大推力冲击，不利于提高使用寿命。同时动磁铁芯的运动质量较大，电磁作用力有限，不利于起飞加速度的提高。
发明内容：
本发明针对现有航母舰载机弹射设备存在的技术问题，提供一种航母弹射装置的外转子电机。该外转子电机应用于航母弹射装置，可发挥直线电机电磁弹射装置的优点，克服其不足，定子绕组的电流小而起动力矩较大，有利于提高弹射装置使用寿命和加速能力。该外转子电机具有结构简单、占用空间小、承载能力大、工作可靠、成本低等特点。
本发明提供的一种航母弹射装置的外转子电机包括外齿转子1、定轴2、左端盖3、左定子6、左磁钢7、中轴承9、右磁钢10、右定子11及右端盖12，所述外齿转子1、定轴2、左端盖3、左定子6、左磁钢7、中轴承9、右磁钢10、右定子11和右端盖12都是轴对称的回转体且轴线重合，左定子6、左磁钢7、中轴承9、右磁钢10和右定子11位于外齿转子1的内腔。
所述外齿转子1是空心的直齿圆柱齿轮，内孔轴向的中部与中轴承9的外圈固定连接，内孔轴向的两侧分别与左磁钢7和右磁钢10固定连接，外齿转子1左右两端分别与左端盖3和右端盖12固定连接，所述左端盖3和右端盖12由轴承支承在静止的定轴2上，中轴承9的内圈与所述定轴2的中部配合。
所述定轴2是左右对称的阶梯形轴，左定子6和和右定子11位于所述中轴承9的两侧并分别与定轴2固定连接，定轴2两端与静止的机架固定连接以承受电机的转矩负载和齿轮啮合产生的负载；定轴2两端设置通孔，用于电缆与电机的定子绕组连通及润滑油循环冷却定子绕组。
所述左端盖3的圆柱面与外转子的内孔面配合，左端盖3的右端面与外转子的端面接触并用螺钉5轴向固定；所述右端盖12的圆柱面与外转子的内孔面配合，右端盖12的左端面与外转子的端面接触并用螺钉5轴向固定。
所述中轴承9采用N0000型的圆柱滚子轴承，所述左磁钢7和右磁钢10的内圆直径与中轴承9外圈的内径相等以利于电机的装配。
所述左磁钢7和右磁钢10的构造相同，由永磁体沿圆周方向均匀排列形成圆筒形结构，永磁体采用高性能的钕铁硼材料制造。
所述左定子6和右定子11的构造相同，由电磁铁芯和绕组组成，电磁铁芯与定轴2固定连接。
所述左左端盖3和右端盖12的构造相同，由高强度的轻质材料制造。
本发明的航母弹射装置的外转子电机工作原理如下：
定轴两端与机架固定连接，与定轴固定连接的左定子和右定子分别与外齿转子上的左磁钢和右磁钢作用产生转向相同的电磁力矩驱动外齿转子转动，直线排列的外转子电机通过外齿轮相互啮合形成串联的动力传动链，任意一个或几个转速相同的外转子电机通过外齿转子的直齿轮共同输出动力，分组控制工作电机的数量和转矩可以控制输出的动力，可避免直线电机电磁弹射装置所需的局部大电流和高功率输出而产生的发热和定子铁芯寿命短的问题。
本发明具有以下技术优点：
1、航母弹射装置的外转子电机通过外齿转子的齿轮输出动力，电磁力通过磁钢作用于外齿转子的内表面，应力传递路线短，结构简单、刚度大。该外齿转子既是动力元件又是传动元件，也是动力传动链中主要的运动质量，外转子可采用高强度材料制造而不受导磁性能的限制，因而传动链整体的转动惯量较小，起动力矩较大，可提高起动加速度，满足航母弹射装置的大负载起动加速的工作要求。
2、外齿转子设置左、中、右三点支承，采用高性能的球轴承和滚子轴承组合支承，承载能力大，能承受多电机同时驱动和通过外齿轮相互啮合而聚集的高密度能量产生的大负载。
3、电机的定子位于外齿转子的内腔不易受外力的破坏，润滑油从定轴的一端输入而从另一端排出，循环使用，既润滑了轴承又冷却定子，有利于提高电机的使用寿命。
4、电机的外齿轮是渐开线的直齿圆柱齿轮，易于硬齿面或超硬齿面的加工制造，有利于提高轮齿的承载能力。
附图说明：
图1为本发明航母弹射装置的外转子电机的主视结构示意图。
图中：1：外齿转子；2：定轴；3：左端盖；4：左轴承；5：螺钉；6：左定子；7：左磁钢；8：挡圈；9：中轴承；10：右磁钢；11：右定子；12：右端盖；13：右轴承；14：密封圈。
具体实施方式：
图1中，外齿转子1的内孔与中轴承9的外圈过盈联接，左磁钢7和右磁钢10对称设置在中轴承9外圈的两侧并分别与外转子的内孔面粘结固定，由此形成转子组件。中轴承9的内圈及圆柱滚子和保持架安装在定轴2的中部，左定子6和右定子11对称设置在中轴承9内圈的两侧并分别通过挡圈8保持与中轴承9内圈的轴向间距，左定子6和右定子11的铁芯与定轴2固定连接，左定子6和右定子11的绕组的导线通过定轴2两端的径向孔和中心孔引出，由此形成定子组件。
左端盖3和右端盖12的内孔分别与左轴承4和右轴承13的外圈紧配合，2个密封圈14分别安装于左端盖3和右端盖12的密封槽内。所述定子组件轴向装入所述转子组件后，装有左轴承4和密封圈14的左端盖3轴向装入定轴2和外齿转子1，螺钉5对左端盖3和外齿转子1进行轴向紧固。装有右轴承13和密封圈14的右端盖12轴向装入定轴2和外齿转子1，螺钉5对右端盖12和外齿转子1进行轴向紧固。外齿转子1的径向负载通过左轴承4、中轴承9和右轴承13传递到定轴2，形成关于中轴承9对称的三点支承，有利于提高外齿转子1的承载能力和齿轮啮合的轴向均匀性。
由于中轴承9采用N0000型的圆柱滚子轴承，轴承的外圈可以从轴向直接装入圆柱滚子，左定子6和右定子11的外圆与中轴承9的内圈是间隙配合，所述定子组件易于从轴向装入转子组件并保证外齿转子1的中部支承精度。
左定子6和右定子11位于外齿转子1的内腔，可利用润滑油循环冷却，工作条件好，有利于提高定子的使用寿命和电机的性能。
外齿转子1、左端盖3和右端盖12可采用高强度的材料制造而不影响电机的电磁性能，定子和磁钢作用产生的电磁转矩直接传递给外齿转子1并通过直齿轮输出，外齿转子1的结构简单、转动惯量小，有利于提高电机的起动加速性能。
Claims (4)
1.一种航母弹射装置的外转子电机，其特征在于该电机包括外齿转子(1)、定轴(2)、左端盖(3)、左定子(6)、左磁钢(7)、中轴承(9)、右磁钢(10)、右定子(11)及右端盖(12)；所述外齿转子(1)、定轴(2)、左端盖(3)、左定子(6)、左磁钢(7)、中轴承(9)、右磁钢(10)、右定子(11)及所述右端盖(12)均为轴对称回转体且轴线重合，所述左定子(6)、左磁钢(7)、中轴承(9)、右磁钢(10)及所述右定子(11)位于所述外齿转子(1)的内腔；所述外齿转子(1)是空心的直齿圆柱齿轮，所述外齿转子(1)内孔轴向的中部与所述中轴承(9)的外圈固定连接，所述外齿转子(1)内孔轴向的两侧分别与所述左磁钢(7)和所述右磁钢(10)固定连接，所述外齿转子(1)左右两端分别与所述左端盖(3)和所述右端盖(12)固定连接，所述左端盖(3)和所述右端盖(12)由轴承支承在静止的所述定轴(2)上，所述中轴承(9)的内圈与所述定轴(2)的中部配合；所述定轴(2)是左右对称的阶梯形轴，所述左定子(6)和所述右定子(11)位于所述中轴承(9)的两侧并分别与所述定轴(2)固定连接，所述定轴(2)两端设有通孔；所述左端盖(3)的圆柱面与所述外齿转子(1)的内孔面配合，所述左端盖(3)的右端面与所述外齿转子(1)的端面接触并轴向固定；所述右端盖(12)的圆柱面与所述外齿转子(1)的内孔面配合，所述右端盖(12)的左端面与所述外齿转子(1)的端面接触并轴向固定；所述中轴承(9)采用N0000型的圆柱滚子轴承，所述左磁钢(7)和所述右磁钢(10)的内圆直径与所述中轴承(9)外圈的内径相等以利于电机的装配。
2.根据权利要求1所述的一种航母弹射装置的外转子电机，其特征在于所述左磁钢(7)和所述右磁钢(10)的构造相同，由永磁体沿圆周方向均匀排列形成圆筒形结构，永磁体采用高性能的钕铁硼材料制造。
3.根据权利要求1所述的一种航母弹射装置的外转子电机，其特征在于所述左定子(6)和所述右定子(11)的构造相同，由电磁铁芯和绕组组成，电磁铁芯与所述定轴(2)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种航母弹射装置的外转子电机，其特征在于所述左端盖(3)和所述右端盖(12)的构造相同，由高强度的轻质材料制造。
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