CN115298094A - 推进力发生器 - Google Patents

Abstract

推进力发生器在电动机的旋转轴的轴向上的尺寸被减小，同时使电动机驱动的旋转叶片的桨距角可以改变。推进力发生器(1)包括：推进力产生电动机(2)，其被配置为产生旋转叶片(H1至H3)的推进力；桨距改变电动机(5)，其被配置为产生旋转运动，用于改变旋转叶片(H1至H3)的桨距角；旋转‑直线运动转换单元(7)，其被配置为将桨距改变电动机(5)产生的旋转运动转换为直线运动；以及直线运动‑旋转转换单元(8)，其被配置为将旋转‑直线运动转换单元(7)转换的直线运动转换为旋转运动。直线运动‑旋转转换单元(7)的至少一部分位于推进力产生电动机(2)内。

Description

推进力发生器

技术领域

本发明涉及推进力发生器。

背景技术

例如，在专利文献1中公开了一种不使用液压对螺旋桨(转子叶片)的桨距角进行电动调节的技术，其中桨距角是相对于旋转轴的安装角度。在该技术中，操作杆同心设置在中空旋转轴中，使得其仅可在轴向上移动，且固定在操作杆下端的臂通过连杆和杠杆机构连接到叶片的支撑轴。通过使操作杆沿轴向往复运动，通过连杆和杠杆机构改变每个叶片的安装角度。

背景技术文献

专利文献

专利文献1：JP-A-5-87037

发明内容

本发明要解决的问题

然而，在专利文献1公开的技术中，旋入操作杆的顶部的螺纹部与电动机直线对准，电动机连接到致动机构的输入轴，并且整个装置的轴向尺寸较大。

因此，本发明的目的在于提供一种推进力发生器，该推进力发生器能够改变由电动机驱动的旋转叶片的桨距角，同时减小推进力发生器在电动机的旋转轴的轴向上的尺寸。

解决问题的手段

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供一种推进力发生器，其包括第一电动机，其被配置为产生旋转叶片的推进力；第二电动机，其被配置为产生旋转运动，用于改变旋转叶片的桨距角；第一转换单元，其被配置为将第二电动机产生的旋转运动转换为直线运动；第二转换单元，其被配置为将第一转换单元转换成的直线运动转换为旋转运动，第一转换单元的至少一部分位于第一电动机内。

这减少了第一转换单元在第一电动机的旋转轴的轴向上从第一电动机突出的量。因此，可以使推进力发生器在第一电动机的旋转轴的轴向上更小，同时第一电动机产生旋转叶片的推进力并且第二电动机改变旋转叶片的桨距角。

在根据本发明的一个方面的推进力发生器中，第一电动机包括旋转轴，所述旋转轴具有沿所述旋转轴的轴向延伸的中空部，并且第一转换单元的至少一部分位于所述中空部内。

这允许第一转换单元的至少一部分位于第一电动机内，而无需在旋转轴的轴向上扩大第一电动机，从而减小推进力发生器在旋转轴的轴向上的尺寸。

根据本发明的一个方面的推进力发生器还包括旋转传送单元，该旋转传送单元被配置为将第二电动机产生的旋转运动向与第二电动机的旋转轴线方向垂直的方向传送。

这使得可以平行地布置第一电动机和第二电动机的旋转轴线，并且可以使第二电动机的至少一部分位于第一电动机内。

根据本发明的一个方面的推进力发生器还包括第二转换单元，该第二转换单元被配置为将第一转换单元转换的直线运动转换成旋转运动，其中第二转换单元包括轮毂，该轮毂被配置为支撑旋转叶片，并且第二转换单元的至少一部分位于轮毂内。

在这种情况下，可以减小设置第二转换单元所需的空间，并且可以使推进力发生器更小。

在根据本发明的一个方面的推进力发生器中，第二转换单元包括：直线移动件，其包括对应于N个旋转叶片的N个表面，N为正整数，所述直线移动件根据第一转换单元转换的直线运动进行直线移动；和对应于N个旋转叶片的N个齿条和N个小齿轮，N个齿条和N个小齿轮中的N个齿条分别由所述N个表面支撑，N个齿条和N个小齿轮中的N个小齿轮被分别支撑在N个旋转叶片的支撑轴的侧部上。

在这种情况下，单个直线移动件的直线运动可以产生围绕N个旋转叶片的支撑轴的N个旋转运动。因此，可以使N个旋转叶片的桨距角可变，同时第二转换单元可以位于轮毂内。

在根据本发明的一个方面的推进力发生器中，第一转换单元包括球头螺钉。

与使用导螺杆的情况相比，这使得能够减小驱动力矩，并且能够减小第二电动机的功耗。

在根据本发明的一个方面的推进力发生器中，第一电动机包括定子和转子，并且球头螺钉包括球头螺钉杆和球头螺钉螺母，其中球头螺钉杆由第一电动机的固定构件可旋转地支撑，并且球头螺钉螺母通过球头被旋到球头螺钉杆，并且被引导沿着旋转轴线直线移动。

这样可以将球头螺钉杆的旋转运动转换为球头螺钉螺母的直线运动。

根据本发明的一个方面的推进力发生器还包括：直线运动传送杆，其被配置为将第一转换单元转换的直线运动传送到第二转换单元，并且直线运动传送杆固定到球头螺钉的球头螺钉螺母，直线运动传送杆包括被配置为将直线运动传送杆的运动限制为沿直线运动方向的直线运动的表面。

在这种情况下，可以防止球头螺钉旋转时球头螺钉螺母旋转，并且可以将球头螺钉杆的旋转运动转换为球头螺钉螺母和直线运动传送杆的直线运动。另外，通过直线运动传送杆设置有被配置为将直线运动传送杆的运动限制为沿着直线运动的方向的直线运动的表面，不再需要诸如直线引导件这样的被配置为将直线运动传送杆的运动限制为沿着直线运动的方向的直线运动的部件，并且第一转换单元可位于第一电动机的旋转轴内的中空部内。

本发明的效果

根据本发明的一个方面，可以减小推进力发生器在电动机的旋转轴的轴向上的尺寸，同时使由电动机驱动的旋转叶片的桨距角可变。

附图说明

图1(a)是附接有旋转叶片的根据第一实施方式的推进力发生器的立体图。

图1(b)和图1(c)是附接到根据第一实施方式的推进力发生器的旋转叶片的侧视图，其中旋转叶片的桨距角被改变。

图2是从旋转轴的一侧看到的图1(a)中的推进力发生器的分解立体图。

图3是从旋转轴的另一侧看到的图1(a)中的推进力发生器的分解立体图。

图4(a)是示出与图2对应的推进力发生器组装后的配置的立体图。

图4(b)是示出与图3对应的推进力发生器组装后的配置的立体图。

图5(a)是第一实施方式的配置的平面图。

图5(b)是沿图5(a)中的线A-A截取的横截面图。

图6(a)是第一实施方式的配置的平面图。

图6(b)是沿图6(a)中的线B-B截取的横截面图。

图7(a)是根据第一实施方式的推进力发生器的推进力产生电动机的配置的平面图。

图7(b)是沿图7(a)中的线C-C截取的横截面图。

图8(a)是示出图6的桨距改变电动机、旋转传送单元和旋转-直线运动转换单元的配置的立体图。

图8(b)是示出图8(a)的配置的立体图，其中没有支撑旋转-直线运动转换单元和直线运动引导件的支撑构件。

图9是图8(a)中的桨距改变电动机、旋转传送单元、旋转-直线运动转换单元的配置的平面图。

图10(a)是沿图9中的线D-D截取的横截面图。

图10(b)是沿图9中的线E-E截取的横截面图。

图11是示出小齿轮与附接有齿条的直线移动件的位置关系的顶视图。

图12(a)是示出与图1(b)中的旋转叶片的桨距角对应的直线移动件的位置的立体图。

图12(b)是示出与图1(c)中的旋转叶片的桨距角对应的直线移动件的位置的立体图。

图13是示出图1(b)中的轮毂配置的分解立体图。

图14(a)是附接有旋转叶片的根据第二实施方式的推进力发生器的立体图。

图14(b)和图14(c)是附接到根据第二实施方式的推进力发生器的旋转叶片的侧视图，其中旋转叶片的桨距角被改变。

图15是从旋转轴一侧看到的图14(a)中的推进力发生器的分解立体图。

图16是从旋转轴的另一侧看到的图14(a)中的推进力发生器的分解立体图。

图17(a)是示出与图15对应的推进力发生器组装后的配置的立体图。

图17(b)是示出与图16对应的推进力发生器组装后的配置的立体图。

图18(a)是示出根据第二实施方式的推进力发生器的配置的平面图。

图18(b)是沿图18(a)中的线A-A截取的横截面图。

图19(a)是示出根据第二实施方式的推进力发生器的配置的平面图。

图19(b)是沿图19(a)中的线B-B截取的横截面图。

图20是图14(b)中的轮毂和延伸部的分解立体图。

图21是图14(b)中的安装部、壳体和延伸部的分解立体图。

图22是示出图21的壳体的配置的底视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述根据本发明的实施方式。以下实施方式并不限制本发明，而且并非实施方式中特征的所有组合对于本发明都是必不可少的。可以根据应用本发明的设备的规格和各种条件(使用条件、使用环境等)适当地修改或改变实施方式的结构。本发明的技术范围由权利要求书确定，而不受以下各实施方式的限制。值得注意的是，为了清楚起见，在以下描述中使用的附图可能在比例和形状上与实际结构不同。

下面作为示例描述通过推进力发生器驱动三个旋转叶片的实施方式，然而推进力发生器驱动的旋转叶片的数量不一定限于三个，可以是N个(其中N是正整数)。

图1(a)是附接有旋转叶片的根据第一实施方式的推进力发生器的立体图。图1(b)和图1(c)是附接于根据第一实施方式的推进力发生器的旋转叶片的侧视图，其中旋转叶片的桨距角被改变。图2和图3是图1(a)中的推进力发生器的分解立体图。图4(a)和4(B)是示出组装后的推进力发生器的配置的立体图。

如图1(a)、图1(b)和图1(c)所示，推进力发生器1电驱动旋转叶片H1至H3。旋转叶片H1至H3分别通过夹具P1至P3安装到推进力发生器1。夹具P1至P3支撑旋转叶片H1至H3，使得它们从推进力发生器1沿水平方向径向延伸。推进力发生器1经由安装表面1A附接到飞行物。附接有推进力发生器1的飞行物例如是能够飞行的机身或主体，如电动直升机、飞机、旋翼机、具有飞行功能的汽车。

如图1(a)、图1(b)、图1(c)、图2、图3、图4(a)、图4(b)所示，推进力发生器1包括推进力产生电动机(第一电动机)2、桨距改变电动机(第二电动机)5、旋转传送单元6、旋转-直线运动转换单元(第一转换单元)7、直线运动-旋转转换单元(第二转换单元)8、延伸部9和轮毂10。推进力产生电动机2包括定子2A、转子2B、外框架2C、内管2D和内框架2E。转子2B包括转子轴4和位于其径向内部的中空部3A和3B。在转子轴4的轴向端部，设置有安装部4A，用于通过延伸部9安装轮毂10。

内框架2E位于内管2D的径向外部，而外框架2C位于内框架2E的径向外部。内管2D固定于外框架2C。内框架2E固定于转子轴4，并且与转子轴4一起旋转。转子轴4位于内管2D内。安装部4A位于内管2D的径向外部。转子2B位于内框架2E的外周面的外部。定子2A位于外框架2C的内周面的内部。转子轴4、内管2D、内框架2E、转子2B、定子2A、外框架2C与旋转轴线S0同心布置，并且按照从径向内部到径向外部的顺序布置。

推进力产生电动机2产生旋转叶片H1至H3的推进力F。定子2A由电磁钢板和线圈构成，并且位于转子2B的外部。定子2A、内管2D及安装表面1A固定到外框架2C。安装表面1A能够经由支撑部1C固定到外框架2C。内管2D能够通过间隔件2F固定到安装表面1A的背侧。间隔件2F能够确保用于在推进力产生电动机2内容纳旋转传送单元6的空间。

安装表面1A包括开口1B，旋转传送单元6可以通过该开口1B插入到外框架2C中。支撑部1C从外框架2C径向向内延伸。内管2D呈圆柱形，并且通过其中的轴承U1可旋转地支撑转子轴4。内框架2E呈圆环形并且支撑转子2B。外框架2C呈圆环形并且支撑定子2A。

安装表面1A、外框架2C、内管2D、内框架2E以及间隔件2F可以由合金制成，如硬铝。安装表面1A、外框架2C、内管2D、内框架2E以及间隔件2F可以通过例如铸造、锻造、或切割一体形成。

转子2B包括磁体和其他元件并且位于转子轴4的外部。转子2B和转子轴4固定到内框架2E。转子轴4经由轴承U1围绕旋转轴线S0旋转。随着转子轴4旋转，转子2B和内框架2E也围绕旋转轴线S0旋转。转子轴4、安装部4A和内框架2E可以由合金制成，如硬铝。转子轴4、安装部4A和内框架2E可以通过例如铸造、锻造或切割一体地形成。

中空部3A和3B位于推进力产生电动机2的内部。中空部3A沿着转子2B的周向位于转子2B和转子轴4之间。中空部3B位于转子轴4的径向内部，并且沿转子轴4的轴向延伸。

桨距改变电动机5产生用于改变旋转叶片H1至H3的桨距角θ1至θ3的旋转运动。桨距改变电动机5固定到内管2D。桨距改变电动机5的至少一部分位于推进力产生电动机2内。桨距改变电动机5可以位于中空部3A内。桨距改变电动机5的旋转轴线可以与推进力产生电动机2的旋转轴线S0平行地排列。

旋转传送单元6将桨距改变电动机5产生的旋转运动向与推进力产生电动机2的旋转轴线S0的方向垂直的方向传送。换言之，桨距改变电动机5的旋转轴线和推进力产生电动机2的旋转轴线S0彼此平行，并且旋转传送单元6将桨距改变电动机5产生的旋转运动传送到沿着推进力产生发动机2的旋转轴线S0布置的轴。旋转传送单元6固定到内管2D。旋转传送单元6的至少一部分位于推进力产生电动机2内。

旋转-直线运动转换单元7将桨距改变电动机5产生并通过旋转传送单元6传送的旋转运动转换为沿旋转轴线S0的轴向的直线运动LM。旋转-直线运动转换单元7的至少一部分位于推进力产生电动机2内。旋转-直线运动转换单元7的至少一部分可以沿旋转轴线S0的轴向从中空部3B向着旋转叶片H1-H3侧突出。旋转-直线运动转换单元7固定到内管2D。

直线运动-旋转转换单元8将旋转-直线运动转换单元7转换的直线运动LM转换为围绕支撑轴M1至M3的轴线的旋转运动。直线运动-旋转转换单元8位于推进力产生电动机2的外部。

延伸部9是在旋转轴线S0的轴向上保持推进力产生电动机2与旋转叶片H1至H3之间的距离的间隔件。延伸部9防止旋转叶片H1至H3与推进力产生电动机2碰撞。延伸部9通过安装部4A固定到转子轴4，并与转子轴4一起旋转。延伸部9可以为圆柱形管，直线运动传送杆7D沿转子轴4的轴向穿过该圆柱形管。

轮毂10包含直线运动-旋转转换单元8，并以夹具P1-P3从轮毂10突出的方式支撑夹具P1-P3。轮毂10经由延伸部9固定到转子轴4。换言之，轮毂10以能够绕旋转轴线S0旋转的方式经由转子轴4由外框架2C支撑。轮毂10在与旋转轴线S0的轴向正交的方向上经由夹具P1至P3支撑旋转叶片H1至H3。

当推进力产生电动机2操作时，转子2B围绕旋转轴线S0旋转，使得旋转叶片H1至H3旋转。旋转叶片H1至H3的旋转R1至R3产生旋转叶片H1至H3的推进力F。

在本实施方式中，桨距改变电动机5、旋转传送单元6、旋转-直线运动转换单元7固定于外框架2C。因此，尽管转子2B旋转，但桨距改变电动机5、旋转传送单元6、旋转-直线运动转换单元7不围绕旋转轴线S0旋转。

当桨距改变电动机5操作时，旋转叶片H1至H3围绕支撑轴M1至M3的轴线旋转，并且旋转叶片H1至H3的桨距角θ1至θ3改变。桨距改变电动机5的旋转运动通过旋转传送单元6传送到旋转-直线运动转换单元7。然后，通过旋转-直线运动转换单元7将桨距改变电动机5的旋转运动转换为沿着旋转轴线S0的轴向的直线运动LM。然后，通过直线运动-旋转转换单元8将旋转-直线运动转换单元7转换的直线运动LM转换为围绕支撑轴M1至M3的轴线的三个旋转运动。然后，支撑轴M1至M3的旋转运动分别通过夹具P1至P3传送到旋转叶片H1至H3，并且旋转叶片H1至H3的桨距角θ1至θ3改变。

推进力发生器1能够通过改变旋转叶片H1至H3的桨距角θ1至θ3来改变推进力。通过改变桨距角θ1至θ3，推进力发生器1可以通过提高推进力变化的响应速度来提高飞行物的稳定性，并且可以在不增加叶片长度(旋转叶片H1至H3的长度)的情况下确保飞行物所需的推进力，从而减小了推进力发生器1的尺寸和重量。另外，由于与桨距角固定的推进力发生器相比，可以以推进力产生电动机2的较低旋转速度产生在各种情况下所需的推进力，因此可以减小取决于旋转速度的噪声。

此外，在推进力发生器1中，旋转叶片H1至H3的桨距角θ1至θ3是可电动改变的，从而不需要使用液压。这使得不需要提供用于控制油的供给和排出的液压控制单元和用于对旋转构件进行油密封的复杂旋转密封机构，从而防止了推进力发生器1的尺寸增大并提高了推进力发生器1的可维修性。

此外，直线运动-旋转转换单元8将旋转-直线运动转换单元7转换的单个直线运动LM转换为围绕支撑轴M1至M3的轴线的三个旋转运动。因此，三个旋转叶片H1至H3的桨距角θ1至θ3能够基于由旋转-直线运动转换单元7转换的单个直线运动LM来调整，这样防止了推进力发生器1尺寸增大。

此外，通过使桨距改变电动机5的至少一部分包含在推进力产生电动机2中，可以减小桨距改变电动机5在旋转轴线S0的轴向上从推进力产生电动机2突出的量。因此，尽管推进力产生电动机2产生旋转叶片H1至H3的推进力并且旋转叶片H1至H3的桨距角θ1至θ3由桨距改变电动机5改变，但是能够使推进力发生器1在旋转轴线S0的轴向上较小。

此外，通过将桨距改变电动机5的至少一部分设置在中空部3A之一内，可以将桨距改变电动机5的至少一部分设置在推进力产生电动机2内，而不增加推进力产生电动机2在旋转轴线S0的轴向上的尺寸，并且可以使推进力发生器1在旋转轴线S0的轴向上较小。

此外，通过旋转传送单元6传送由桨距改变电动机5产生的旋转运动，可以平行布置推进力产生电动机2的旋转轴线S0和桨距改变电动机5的旋转轴线，并且可以使桨距改变电动机5位于推进力产生电动机2内。

此外，通过使直线运动-旋转转换单元8位于轮毂10内，可以减小推进力发生器1在旋转轴线S0的轴向上的尺寸并防止直线运动-旋转转换单元8暴露于外部。

此外，由于转子轴4、内管2D、内框架2E、转子2B、定子2A和外框架2C与旋转轴线S0同心地布置，并且按照从径向内部向径向外部的顺序布置，所以可以防止推进力产生电动机2在旋转轴线S0的轴向方向上的尺寸增加并且可以提供中空部3A，中空部3A之一可以容纳桨距改变电动机5。同时，定子2A可围绕转子2B布置，而转子2B被可旋转地支撑，并且可以使推进力发生器1在旋转轴线S0的轴向上较小。

当旋转叶片H1至H3围绕旋转轴4的轴线旋转时，离心力F1至F3被施加在旋转叶片H1至H3中的每一个上。施加在旋转叶片H1至H3上的离心力F1至F3分别通过夹具P1至P3被传送至支撑轴M1至M3。基于传送到支撑轴M1至M3的离心力F1到F3，支撑轴M1至M3的旋转轴线被自动调整以提高支撑轴M1至M3绕它们的轴线的旋转准确度。

以下将更详细地描述旋转传送单元6、旋转-直线运动转换单元7和直线运动-旋转转换单元8的配置和操作。

图5(a)和图6(a)是根据第一实施方式的推进力发生器的配置的平面图。图5(b)是沿图5(a)中的线A-A截取的横截面图，图6(b)是沿图6(a)中的线B-B截取的横截面图。图7(a)是示出根据第一实施方式的推进力发生器的推进力产生电动机的配置的平面图，图7(b)是沿图7(a)中的线C-C截取的横截面图。

如图7(a)和图7(b)所示，转子2B以其能够绕旋转轴线S0旋转的方式经由轴承U1由外框架2C支撑。在推进力产生电动机2中，中空部3A设置在转子2B和转子轴4之间，并且中空部3B设置在转子轴4中。

如图2、图3、图5(a)、图5(b)、图6(a)和图6(b)所示，旋转传送单元6包括齿轮G1至G3和支撑构件BJ1至BJ3。齿轮G1至G3将桨距改变电动机5的旋转运动传送给旋转-直线运动转换单元7。齿轮G1安装到球头螺钉杆7F的一端。齿轮G3安装到桨距改变电动机5的旋转轴。齿轮G2位于齿轮G1、G3之间，以与齿轮G1、G3啮合。

外框架2C以齿轮G1和球头螺钉杆7F能够旋转的方式经由支撑构件BJ1支撑齿轮G1和旋转-直线运动转换单元7。另外，外框架2C经由支撑构件BJ3可旋转地支撑齿轮G3和桨距改变电动机5的旋转轴。另外，外框架2C经由支撑构件BJ1和BJ2可旋转地支撑齿轮G2。齿轮G2夹在支撑构件BJ1和BJ2之间并被定位在其与齿轮G1、G3啮合的位置。齿轮G1至G3的材料例如是碳钢，支撑构件BJ1至BJ3的材料例如是铝合金。作为旋转传送单元的机构，可以代替齿轮使用皮带。

球头螺钉可用于旋转-直线运动转换单元7的旋转-直线运动转换机构。导螺杆也可用于旋转-直线运动转换单元7的旋转-直线运动转换机构。旋转-直线运动转换单元7包括直线运动传送杆7D、直线运动引导件7E、球头螺钉杆7F和球头螺钉螺母7G。

直线运动引导件7E引导球头螺钉螺母7G和直线运动传送杆7D，使得它们沿着旋转轴线S0直线移动。尽管球头螺钉杆7F旋转，但是直线运动引导件7E限制球头螺钉螺母7G的旋转。直线运动引导件7E具有从支撑构件BJ1突出的形状。直线运动引导件7E能够与支撑构件BJ1一体形成。

球头螺钉杆7F经由轴承U2由支撑构件BJ1可旋转地支撑。球头螺钉杆7F以其经由球头与球头螺钉螺母7G接合的方式与齿轮G1一起旋转，并使球头螺钉螺母7G直线移动。

球头螺钉螺母7G随着球头螺钉杆7F的旋转运动而直线移动，并将直线运动LM传送至直线运动传送杆7D。

直线运动传送杆7D将球头螺钉螺母7G的直线运动LM传送给直线运动-旋转转换单元8。直线运动传送杆7D固定到球头螺钉螺母7G，并且直线运动传送杆7D的端部插入轴承U3的内圈中。直线运动传送杆7D具有包围球头螺钉螺母7G的一部分和球头螺钉杆7F的一部分的形状。

可以将齿条和小齿轮用于直线运动-旋转转换单元8的直线运动-旋转转换机构。直线运动-旋转转换单元8包括直线移动件11、齿条A1至A3、壳体21、支撑轴M1至M3、轴承E1至E3、适配器D1至D3和小齿轮B1至B3。

直线移动件11由轴承U3绕直线运动传送杆7D的轴线可旋转地支撑。直线移动件11能够沿着旋转轴线S0的轴向与直线运动传送杆7D一起直线移动。

齿条A1至A3由直线移动件11支撑。齿条A1至A3与直线移动件11一起直线移动，并与小齿轮B1至B3啮合，并且分别使小齿轮B1至B3旋转。

支撑轴M1至M3分别支撑夹具P1至P3，使得它们从推进力发生器1沿水平方向径向突出。支撑轴M1至M3以支撑轴M1至M3可围绕其轴线旋转的方式，分别经由轴承E1至M3由壳体21保持。夹具P1和支撑轴M1可以一体形成，夹具P2和支撑轴M2可以一体形成，夹具P3和支撑轴M3可以一体形成。夹具P1至P3和支撑轴M1至M3的材料例如是硬铝。为了增加夹具P1-P3和支撑轴M1-M3的耐用性，例如，钛可以用作夹具P1-P3和支撑轴M1-M3的材料。

小齿轮B1至B3分别固定到支撑轴M1至M3。小齿轮B1至B3随着齿条A1至A3的直线运动LM而旋转，并将其旋转运动分别传送至支承轴M1至M3。小齿轮B1至B3和齿条A1至A3的材料例如是铬钼钢。

壳体21可以用作轮毂10的一部分。壳体21例如是没有接合面的不可分解的壳体。这种不可分解的壳体可以通过从锭加工来制造。因此，可以在不通过粘合剂或焊接来接合零件的情况下制造该不可分解的壳体。不可分解的壳体可以是无接头的无缝壳体。壳体21包围直线移动件11、齿条A1至A3、支承轴M1至M3、轴承E1至E3、适配器D1至D3、小齿轮B1至B3。壳体21能够在转子轴4的周向上以120度的角度间隔支撑支撑轴M1至M3。壳体21经由延伸部9固定于转子2B的端面。壳体21也能够支撑支撑轴M1至M3，承受在围绕旋转轴线S0旋转期间施加在旋转叶片H1至H3上的离心力。例如，可以通过切割硬铝来形成壳体21。

适配器D1至D3分别布置在支撑轴M1至M3与轴承E1至E3之间，且分别由支撑轴M1至M3支撑。适配器D1至D3的内周面形成为使得它们分别与支撑轴M1至M3的外周面一致地，而适配器D1至D3的外周面形成为使得它们分别与轴承E1至E3的内周面一致。这使得适配器D1至D3能够以适配器D1至D3在轴承E1至E3内固定的方式支撑具有不同外径的支撑轴M1至M3。适配器D1至D3的材料例如是硬铝。

轴承U3、E1至E3中的每一个例如可以是双列角接触球轴承。双列角接触球轴承可以由两个背对背布置且具有共同外圈的单列角接触球轴承形成，或者可以由两个前对背布置且具有共同内圈的单列角接触球轴承形成。双列角接触球轴承能够承受径向载荷和两个方向的轴向载荷。背靠背布置型可承受力矩载荷。

延伸部9包括凸缘9A。凸缘9A可以与延伸部9一体地形成。延伸部9可以经由凸缘9A附接至转子轴4的端面。延伸部9和凸缘9A的材料例如是硬铝。

凸缘9A具有在转子轴4的轴向上贯穿凸缘9A的通孔9K。螺栓J6可以插入通孔9K中。安装部4A具有内螺纹4B，螺栓J6能够旋入该内螺纹4B。内螺纹4B位于凸缘9A的安装面侧。通孔9K和内螺纹4B可以对应于螺栓J6的插入位置布置。螺栓J6插入通孔9K并旋入内螺纹4B以将凸缘9A固定到安装部4A，从而可以将延伸部9固定到转子轴4。

当桨距改变电动机5旋转时，齿轮G1至G3旋转。然后，球头螺钉杆7F与齿轮G1的旋转一起旋转，导致直线运动传送杆7D与球头螺钉螺母7G一起直线移动。球头螺钉螺母7G和直线运动传送杆7D的运动由直线运动引导件7E引导，并且被限制为在推进力发生器1中沿旋转轴线S0的轴向的直线运动。

直线运动传送杆7D的直线运动LM被传送到直线移动件11，从而导致齿条A1至A3与直线移动件11一起直线运动。齿条A1至A3直线移动，导致与齿条A1至A3接合的小齿轮B1至B3旋转。随着小齿轮B1至B3旋转，支撑轴M1至M3围绕它们各自的轴线旋转。支撑轴M1至M3的旋转分别通过夹具P1至P3被传送至旋转叶片H1至H3，并且旋转叶片H1至H3的桨距角θ1至θ3改变。

通过使用球头螺钉作为旋转-直线运动转换单元7的旋转-直线运动转换机构，与使用导螺杆的情况相比，可以减小桨距改变所需的驱动扭矩，并且可以减少桨距改变电动机5的功率消耗。

另外，由于旋转-直线运动转换单元7包括直线运动传送杆7D，所以球头螺钉和直线移动件11在旋转轴线S0的轴向上分开放置，使得球头螺钉可以位于推进力产生电动机2内，并且直线移动件11可以被封闭在轮毂10中。

此外，由于使用齿条和小齿轮作为直线-旋转转换单元8的直线-旋转转换机构，因此可以使齿条A1至A3中的每一个的纵向方向沿着直线移动件11的直线运动方向对准，并且使小齿轮B1至B3设置于其上的圆与支撑轴M1至M3设置于其上的圆对准。因此，三个齿条和三个小齿轮的布置可以较小。如本实施方式中，对应于三个旋转叶片H1至H3设置三个齿条和三个小齿轮，但轮毂10能够包围直线运动-旋转转换单元8，同时防止轮毂10的尺寸增加。

以下，对旋转传送单元6和旋转-直线运动转换单元7的配置和操作进行更详细的描述。

图8(a)是示出图6中的桨距改变电动机、旋转传送单元以及旋转-直线运动转换单元的配置的立体图。图8(b)是示出不带有支撑旋转-直线运动转换单元和直线运动引导件的支撑构件的图8(a)的配置的立体图。图9是示出图8(a)中的桨距改变电动机、旋转传送单元、旋转-直线运动转换单元的配置的平面图。图10(a)是沿图9中的线D-D截取的横截面图。图10(b)是沿图9中的线E-E截取的横截面图。

如图8(a)、图8(b)、图9、图10(a)和图10(b)所示，支撑构件BJl可以通过螺栓J1固定到外框架2C，外框架2C是推进力产生电动机2的固定构件之一。螺栓J1可以放置在例如支撑构件BJ1的四个角处。支撑构件BJ2通过螺栓J2和支柱31以齿轮G2夹在支撑构件BJ1和支撑构件BJ2之间的方式固定到支撑构件BJ1。螺栓J2可以放置在例如支撑构件BJ2的两端。齿轮G2的轴的两端经由轴承由支撑构件BJ1和BJ2可旋转地支撑。支撑构件BJ3可以通过螺栓J3固定到外框架2C。例如，螺栓J3可以放置在支撑构件BJ3的每一端的两个位置处。另外，可以经由螺栓J4将桨距改变电动机5固定到支撑构件BJ3。

球头螺钉螺母7G包括凸缘7A。凸缘7A具有沿两个平行平面切开的圆柱形状，并且凸缘7A的突出部被置于直线运动引导件7E的开口中。凸缘7A可以与球头螺钉螺母7G一体形成。

直线运动传送杆7D包括凸缘7B和引导表面7C。每个引导表面7C包括滑动构件7H。凸缘7B具有沿两个平行平面切割的圆柱形状，并且凸缘7B被放置在直线运动引导件7E的开口中。

凸缘7B的平坦表面和引导表面7C可以彼此齐平。该平坦表面可以是位于相反方向上的两个平面。凸缘7A和7B的突出部可以包括螺栓J5可以插入的区域。在凸缘7A和7B重叠的情况下，通过用螺栓J5将凸缘7A固定到凸缘7B，可以将直线运动传送杆7D固定到球头螺钉螺母7G。

凸缘7B的平坦表面或引导表面7C可以设置有凹部，滑动构件7H可以插入到该凹部中。滑动构件7H可以插入到凹部中并通过粘合剂等固定到凸缘7B。在这种情况下，每个滑动构件7H从平坦表面突出。滑动部件7H的材料例如是树脂。

另一方面，直线运动引导件7E的内部可以设置有平坦表面，该平坦表面可以与凸缘7A、7B的平坦表面以及引导表面7C相对。滑动构件7H与直线运动传送杆7D的直线运动LM一起在直线运动引导件7E的内部平坦表面上滑动，从而将直线运动传送杆7D的运动限制为沿旋转轴线S0的轴向的直线运动。

在本实施方式中，通过在凸缘7A、7B的外周和引导表面7C上部分地设置平坦表面，且通过设置具有螺栓J5能够插入的突出部的凸缘7A、7B，以及通过将凸缘7A和7B的突出部置于直线运动引导件7E的开口中，能够减小直线运动引导件7E的外直径，且能够将旋转-直线运动转换单元7置于转子轴4内，同时防止转子轴4的直径增大。

以下将更详细地描述直线运动-旋转转换单元8的配置和操作。

图11是示出小齿轮与附接到齿条的直线移动件的位置关系的顶视图。图12(a)是示出与图1(b)中的旋转叶片的桨距角对应的直线移动件的位置的立体图。图12(b)是示出与图1(c)中的旋转叶片的桨距角对应的直线移动件的位置的立体图。图13是示出图1(b)中轮毂的配置的分解立体图。

如图11、图12(a)、图12(b)和图13所示，直线运动-旋转转换单元8包括基部13、提升引导件T1至T3和螺母S1至S3，以限制其在直线方向上的移动范围。基部13具有直线运动传送杆7D的远端可通过的开孔14。直线移动件11具有开口12、开口V1至V3以及表面Z1至Z3。轮毂10包括壳体21、外盖22和中盖23。壳体21具有收纳部21A、中空部Q1至Q3、开孔21B、开孔K1至K3。中盖23具有通孔23A。

表面Z1至Z3设置在直线移动件11绕旋转轴线S0的三个旋转对称位置处。由于三个旋转对称位置，直线移动件11的轮廓可以在围绕旋转轴线S0旋转120度之前和之后相同。表面Z1至Z3可以分别支撑齿条A1至A3。在本实施方式中，表面Z1至Z3在齿条A1至A3的齿分别与小齿轮B1至B3的齿啮合的位置处支撑齿条A1至A3。

轴承U3插入开孔12，直线运动传送杆7D插入轴承U3的内圈。提升引导件T1至T3可以分别插入开口V1至V3中。

直线移动件11由轴承U3的外圈支撑，直线运动传送杆7D的远端通过螺母15固定于轴承U3的内圈。轴承U3的外圈可以通过例如C形保持环16安装到直线移动件11。

基部13在直立位置支撑提升引导件T1至T3。提升引导件T1至T3可以与基部13一体形成。基部13在平面图中的形状可以与直线移动件11的形状相同。开口V1至V3的位置可以与提升引导件T1至T3的位置相对应。

开孔21B允许附接到齿条A1至A3的直线移动件11和基部13插入到收纳部21A中。开孔K1至K3中的每一个允许将支撑轴M1至M3之一插入壳体21中。

收纳部21A将附接到齿条A1至A3的直线移动件11和基部13包围在壳体21内。收纳部21A例如是设置在壳体21中的中空部或凹部。收纳部21A在平面图中的形状可以与基部13的形状相同。因此，收纳部21A的形状是绕旋转轴线S0三重旋转对称的。

另一方面，支撑轴M1至M3可通过其插入的开孔K1至K3可围绕收纳部21A的外周表面布置。壳体21可以设置有中空部Q1、中空部Q2和中空部Q3，支撑轴M1、小齿轮B1、轴承E1和适配器D1可以插入中空部Q1中，支撑轴M2、小齿轮B2、轴承E2和适配器D2可以插入中空部Q2中，并且支撑轴M3、小齿轮B3、轴承E3和适配器D3可以插入中空部Q3中。支撑轴M1至M3、小齿轮B1至B3、轴承E1至E3以及适配器D1至D3能够分别从开孔21B插入到中空部Q1至Q3中。

提升引导件T1至T3的远端通过通孔23A突出到中盖23的外部。螺母S1至S3安装到从中盖23向外突出的提升引导件T1至T3的远端，使得基部13能够位于容纳部21A内。

中盖23由壳体21支撑。中盖23可以通过螺栓J7固定到壳体21。外盖22覆盖中盖23。外盖22可以固定到中盖23。中盖23的材料例如为硬铝，外盖22的材料例如为树脂。

附接到齿条A1至A3的直线移动件11位于容纳部21A内。附接到小齿轮B1至B3的支撑轴M1至M3位于中空部Q1至Q3内。如图11所示，支撑轴M1至M3被布置为使得其旋转轴线JS1至JS3指向相对于直线移动件11的表面Z1至Z3的垂直方向JD1至JD3。齿条A1至A3分别在它们与小齿轮B1至B3接合的位置处支撑在表面Z1至Z3上。

当直线运动传送杆7D直线移动时，齿条A1至A3中的每一个都与直线移动件11一起直线移动。直线移动件11的运动由提升引导件T1至T3引导，并且直线移动件11的直线运动的范围由基部13和螺母S1至S3限制。齿条A1至A3的直线运动使小齿轮B1至B3旋转，小齿轮B1至B3的旋转使支撑轴M1至M3绕各自的轴线旋转。支撑轴M1至M3的旋转使旋转叶片H1至H3的旋转改变旋转叶片H1至H3的桨距角θ1至θ3。例如，当直线移动件11位于图12(a)的位置时，旋转叶片H1至H3的桨距角θ1至θ3如图1(b)所示设定，当直线移动件11位于图12(b)的位置时，旋转叶片H1至H3的桨距角θ1至θ3如图1(c)所示设定。

通过在围绕旋转轴线S0的三重旋转对称位置处形成表面Zl至Z3并在表面Zl至Z3上布置齿条A1至A3，单个直线移动件11的直线运动可以产生围绕三个支撑轴M1至M3的轴线的三个旋转运动。因此，可以使三个旋转叶片H1至H3的桨距角改变，而直线运动-旋转转换单元8可以位于轮毂10内。

在下文中，将描述根据第二实施方式的推进力发生器。在上述第一实施方式中，具有凸缘9A的延伸部9用作保持推进力产生电动机2与旋转叶片H1至H3之间的距离的间隔件。在第二实施方式中，没有凸缘9A的另一延伸部9’用作保持推进力产生电动机2与旋转叶片H1至H3之间的距离的间隔件。

在以下的说明中，使用相同的附图标记来标识与第一实施方式中相同的部件，且省略其详细说明。

图14(a)是附接到旋转叶片的根据第二实施方式的推进力发生器的立体图。图14(b)和图14(c)是附接到根据第二实施方式的推进力发生器的旋转叶片的侧视图，其中旋转叶片的桨距角被改变。图15和图16是图14(a)中的推进力发生器的分解立体图。图17(a)和图17(b)是示出与图15和图16相对应的推进力发生器组装后的配置的立体图。图18(a)和图19(a)是示出根据第二实施方式的推进力发生器的配置的平面图。图18(b)是沿图18(a)中的线A-A截取的横截面图。图19(b)是沿图19(a)中的线B-B截取的横截面图。

如图14(a)、图14(b)、图14(c)、图15、图16、图17(a)、图17(b)、图18(a)、图18(b)、图19(a)和图19(b)所示，推进力发生器1’包括延伸部9’来代替图1(b)中的推进力发生器1的延伸部9。除了延伸部9’之外，推进力发生器1’的配置与图1(b)中的推进力发生器1的配置相同。

延伸部9’是保持推进力产生电动机2与旋转叶片H1至H3在旋转轴线S0的轴向上的距离的间隔件。延伸部9’防止旋转叶片H1至H3与推进力产生电动机2碰撞。延伸部9’经由安装部4A固定到转子轴4，并与转子轴4一起旋转。轮毂10经由延伸部9’固定到转子轴4。延伸部9’可以是圆柱形管，直线运动传送杆7D沿转子轴4的轴向穿过该圆柱形管。延伸部9’可以以与图2中的延伸部9相同的方式构造，不同之处在于没有凸缘9A。

以下将详细描述经由延伸部9’将轮毂10安装到转子轴4的端面的方法。

图20是图14(b)中的轮毂和延伸部的分解立体图。图21是图14(b)中的安装部、壳体和延伸部的分解立体图。图22是示出图21的壳体的配置的底视图。

如图20至图22所示，壳体21的收纳部21A具有顶表面21D。顶表面21D位于延伸部9’被安装的一侧。顶表面21D包括圆形开口21C和通孔WA1至WA3。通孔WA1至WA3可以位于开口21C周围的三个位置处。通孔WA1至WA3可用于插入螺栓W1至W3。延伸部9’具有台阶9B和通孔WB1至WB3。台阶9B设置在延伸部9’的内表面附近并且在转子轴4的轴向上突出。台阶9B可以插入开口21C中。通孔WB1至WB3沿转子轴4的轴向贯穿延伸部9’。螺栓W1至W3能够插入通孔WB1至WB3中。安装部4A具有内螺纹WC1至WC3。内螺纹WC1至WC3位于延伸部9’的安装表面一侧。通孔WA1至WA3、WB1至WB3以及内螺纹WC1至WC3可以布置成对应于螺栓W1至W3的插入位置。中盖23具有可插入螺钉J7的通孔23D。外盖22可以覆盖中盖23，以堵住通孔23D。

在这种结构中，台阶9B插入开口21C中，直到壳体21的顶表面21D抵靠延伸部9’的下端。然后，将螺栓W1至W3分别插入容纳部21A并穿过通孔WA1至WA3，使得螺栓W1至W3从延伸部9’突出。然后，螺栓W1至W3被旋到内螺纹WC1至WC3上，使得壳体21和延伸部9’可以被固定到安装部4A。因此，能够在将螺栓W1至W3容纳在壳体21和延长部9’内的同时将壳体21和延伸部9’固定于安装部4A。这使得可以防止螺栓W1至W3暴露到推进力发生器1’的外部，并防止螺栓W1至W3从推进力发生器1’脱落，同时与图1(a)的推进力发生器1相比减轻了图14(a)的推进力发生器1’的重量。

如图20所示，定位销9E可以插入壳体21和延伸部9’的相对表面中，并且标记销9F可以插入安装部4A和延伸部9’的相对表面中。根据螺栓W1至W3的数量，可以有三个定位销9E和三个标记销9F。在本实施方式中，定位销9E和螺栓W1至W3可以在延伸部9’的下端面上沿周向交替布置。另外，标记销9F和螺栓W1至W3可以在安装部4A的周向上交替布置。定位销9E和标记销9F确保了用于将壳体21和延伸部9’旋到安装部4A上的间隙，从而可以提高壳体21和延伸部9’的定位准确度。定位销9E和标记销9F有助于释放施加到螺栓W1至W3的周向扭矩。

然后，以直线移动件11、齿条A1至A3和小齿轮B1至B3布置在容纳部21A中的方式，将中盖23附接到壳体21以堵住开孔21B。然后，在螺钉J7被插入通孔23D中的情况下，通过将螺钉J7旋入壳体21，中盖23被固定到壳体21。然后，将外盖22附接到中盖23，从而堵住螺钉J7插入的通孔23D。这使得可以防止螺钉J7暴露于推进力发生器1’的外部并防止螺钉J7脱落。

壳体21和安装部4A对于图1(b)中的推进力发生器1和图14(b)中的推进力发生器1是共同的。因此，当图15中的延伸部9’没有足够的强度时，可以用图2中的延伸部9替换它而无需修改壳体21和安装部4A。

在上述实施方式中，旋转叶片H1-H3布置在推进力发生器1的正下方，并且推进力发生器1安装在飞行物机身的下部，然而旋转叶片H1-H3可以布置在推进力发生器1的正上方，且推进力发生器1可以安装在飞行物机身的上部。

在上述实施方式中，提供图1(b)中的延伸部9和图14(b)中的延伸部9’以保持推进力产生电动机2与旋转叶片H1至H3之间的距离。然而，如果即使没有延伸部9或9’也能充分保持推进力产生电动机2与旋转叶片H1至H3之间的距离，则可以省略延伸部9或9’。如果图1(b)中没有延伸部9，则凸缘9A可以设置在壳体21上。如果图14(b)中没有延伸部9’，则螺栓W1至W3可以缩短延伸部9’的距离，并且可以使用螺栓W1至W3将壳体21直接固定到安装部4A。

附图标记

1：推进力发生器H1-H3：旋转叶片P1-P3：夹具

2：推进力产生电动机2A：定子

2B：转子

2C：框架

3A、3B：中空部4：转子轴

5：桨距改变电动机6：旋转传送单元7：旋转-直线运动转换单元8：直线运动-旋转转换单元9：延伸部。

Claims (8)

1.一种推进力发生器，包括：

第一电动机，其被配置为产生旋转叶片的推进力；

第二电动机，其被配置为产生旋转运动，用于改变所述旋转叶片的桨距角；

第一转换单元，其被配置为将所述第二电动机产生的旋转运动转换为直线运动；以及

第二转换单元，其被配置为将所述第一转换单元转换的直线运动转换为旋转运动，

所述第一转换单元的至少一部分位于所述第一电动机内。

2.根据权利要求1所述的推进力发生器，其中所述第一电动机包括旋转轴，所述旋转轴具有沿所述旋转轴的轴向延伸的中空部，所述第一转换单元的至少一部分位于所述中空部内。

3.根据权利要求1或2所述的推进力发生器，还包括旋转传送单元，所述旋转传送单元被配置为将所述第二电动机产生的旋转运动向与所述第二电动机的旋转轴线的方向垂直的方向传送。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的推进力发生器，还包括轮毂，所述轮毂被配置为支撑所述旋转叶片，所述第二转换单元的至少一部分位于所述轮毂内。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的推进力发生器，其中所述第二转换单元包括：

直线移动件，其包括对应于N个旋转叶片的N个表面，N为正整数，所述直线移动件根据所述第一转换单元转换的所述直线运动进行直线移动；以及

对应于所述N个旋转叶片的N个齿条和N个小齿轮，

所述N个齿条和N个小齿轮中的N个齿条分别由所述N个表面支撑，

所述N个齿条和N个小齿轮中的N个小齿轮分别支撑在所述N个旋转叶片的支撑轴的侧面上。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的推进力发生器，其中所述第一转换单元包括球头螺钉。

7.根据权利要求6所述的推进力发生器，其中所述第一电动机包括定子和转子，所述球头螺钉包括球头螺钉杆和球头螺钉螺母，所述球头螺钉杆由所述第一电动机的固定构件可旋转地支撑，所述球头螺钉螺母经由球头旋到所述球头螺钉杆并且被引导沿着所述旋转轴线直线移动。

8.根据权利要求6或7所述的推进力发生器，还包括直线运动传送杆，所述直线运动传送杆被配置为将所述第一转换单元转换的直线运动传送到所述第二转换单元，所述直线运动传送杆固定到所述球头螺钉的球头螺钉螺母，所述直线运动传送杆包括被配置为将所述直线运动传送杆的运动限制为沿所述直线运动的方向的直线运动的表面。

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