CN203954687U - 一体式航模电动喷气矢量发动机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一体式航模电动喷气矢量发动机，包括遥控器接收机（9），与遥控器接收机（9）连接的电子调速器（8），以及与电子调速器（8）连接的锂电池组（10）和线圈组，线圈组绕在转子（7）周围，线圈组外的电机壳内壁上设置有永磁体片（2），转子（7）通过内穿设置在机壳内的轴承被支持，辅助旋转；电机壳外设置有压气机、涵道组及设置在电机尾翼的矢量尾喷组。本实用新型提供一种将无刷电动机与喷气发动机相结合，可以减少机械摩擦损耗，并且将电机与转子一体化后可以除去机械传动装置，进而提升其能量利用效率，矢量技术控制尾喷气流矢量方向，进而提高飞行性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及航模发动机领域，具体为一种应用于航模的一体式航模电动喷气矢量发动机。
背景技术
我国航空模型运动起步于四十年代，1947年举行首届全国比赛。新中国成立后，于五十年代建立了组织指导机构,培养了一批技术骨干，群众性的航空模型运动得到蓬勃发展 ，运动水平迅速提高。1978年10月,我国加入了国际航空联合会(FAI), 1979年开始步入世界赛场。至1998年止, 我国选手就已获得19项世界冠军；58人59次打破31项世界纪录 。
航空模型运动的生命力在于它的趣味性和知识性。亲手制作的航模翱翔蓝天、驰骋水面,往往会使青少年产生美好的遐想，激励他们不停地追求。参加这项活动还可以学到许多科技知识,培养既善于动脑又善于动手和克服困难勇于进取的优秀品质,促进德、智、体全面发展。
现代航空模型运动分为自由飞行、线操纵、无线电遥控、仿真和电动等五大类。按动力方式又分为：活塞发动机、喷气发动机、橡筋动力模型飞机和无动力的模型滑翔机等。
现有的航空模型喷气发动机均为燃油型涡轮喷气发动机，噪音大、耗油快，并且在启动与运转过程中危险性高，在空中一旦熄火便很难再次启动。涡轮型喷气发动机制造成本高且维修保养难，并且燃烧燃料造成空气污染严重。现用的航油成本高，在燃烧时大部分能量以热能形式散出，其能量利用效率低。另外，航空模型所用的电动机为无刷电机和有刷电机，此类电机通常推力较小，飞机整体推重比较低。
因此，改进现有的航模发动机，是一个值得研究的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种将无刷电动机与喷气发动机相结合，可以减少机械摩擦损耗，并且将电机与转子一体化后可以除去机械传动装置，进而提升其能量利用效率，矢量技术控制尾喷气流矢量方向，可进一步提高航模飞行性能和飞行的灵活性。
本实用新型的目的是这样实现的：
一体式航模电动喷气矢量发动机，包括遥控器接收机9，与遥控器接收机9连接的电子调速器8，以及与电子调速器8连接的锂电池组10和线圈组，线圈组绕在转子7周围，线圈组外的电机壳内壁上设置有永磁体片2，转子7通过内穿设置在机壳内的轴承被支持，辅助旋转；电机壳外设置有压气机、涵道组16及设置在电机尾翼的矢量尾喷组；
所述的轴承包括第一轴承1、第二轴承3、第三轴承5和第四轴承6；线圈组包括第一线圈组15、第二线圈组4和第三线圈组11；压气机包括低压压气机14、中压压气机13和高压压气机12；
所述的第一轴承与第二轴承3之间的转子外绕有第一线圈组15，第一线圈组15外的电机壳外设置有低压压气机14；
所述的第二轴承3和第三轴承5之间的转子外绕有第二线圈组4，第二线圈组14外的电机壳外设置有中压压气机13；
所述的第三轴承5与第四轴承6之间的转子外饶有第三线圈组11，第三线圈组11外的电机壳外设置有高压压气机12；
所述的第一线圈组15、第二线圈组4和第三线圈组11为串联关系，且每组线圈组均为多组线圈串联组成；
所述的矢量尾喷组包括设置在涵道组16中间机壳体内的舵机17，与舵机17连接的舵机摇臂18，与舵机摇臂18一端连接的舵机拉杆19，舵机拉杆19的另一端连接可动尾喷口20。
积极有益效果：本实用新型提供一种将无刷电动机与喷气发动机相结合，可以减少机械摩擦损耗，并且将电机与转子一体化后可以除去机械传动装置，进而提升其能量利用效率，矢量技术控制尾喷气流矢量方向，进而提高飞行性能。（1）因线圈组用多组线圈串联组成，可以解决电动带来的扭力不足和转速小问题；线圈匝数与电动机转速成负相关，即线圈匝数越多，电动机最大转速越小，所以利用n组线圈串联可以使发动机扭力达到单一线圈的n倍，且最大转速保持单一线圈的最大转速，由此可以在不牺牲转速的情况下提高发动机扭力带动压气机旋转；（2）增加涵道可以减小尾喷流速，增加推力；（3）电子调速器的应用可以实时控制流经线圈的电流大小并精确控制发动机产生的推力，且利用电磁场产生旋转所需的力，在启动和运行方面更安全稳定；（4）将电动机与喷气发动机转子一体化，用轴承连接，可以减去机械传动结构，减少因摩擦而产生的动能损耗并降低运行中的噪音。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的矢量尾喷组结构式示意图；
图中为：第一轴承1、永磁体片2、第二轴承3、第二线圈组4、第三轴承5、第四轴承6、转子7、电子调速器8、遥控器接收机9、锂电池组10、第三线圈组11、高压压气机12、中压压气机13、低压压气机14、第一线圈组15、涵道组16、舵机17、舵机摇臂18、舵机拉杆19、可动尾喷口20。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型做进一步说明：
如图1所示，一体式航模电动喷气矢量发动机，包括遥控器接收机9，与遥控器接收机9连接的电子调速器8，以及与电子调速器8连接的锂电池组10和线圈组，线圈组绕在转子7周围，线圈组外的电机壳内壁上设置有永磁体片2，转子7通过内穿设置在机壳内的轴承被支持，辅助旋转；电机壳外设置有压气机、涵道组16及设置在电机尾翼的矢量尾喷组；
所述的轴承包括第一轴承1、第二轴承3、第三轴承5和第四轴承6；线圈组包括第一线圈组15、第二线圈组4和第三线圈组11；压气机包括低压压气机14、中压压气机13和高压压气机12；
所述的第一轴承与第二轴承3之间的转子外绕有第一线圈组15，第一线圈组15外的电机壳外设置有低压压气机14；
所述的第二轴承3和第三轴承5之间的转子外绕有第二线圈组4，第二线圈组14外的电机壳外设置有中压压气机13；
所述的第三轴承5与第四轴承6之间的转子外饶有第三线圈组11，第三线圈组11外的电机壳外设置有高压压气机12；
所述的第一线圈组15、第二线圈组4和第三线圈组11为串联关系，且每组线圈组均为多组线圈串联组成；
如图2所示，所述的矢量尾喷组包括设置在涵道组16中间机壳体内的舵机17，与舵机17连接的舵机摇臂18，与舵机摇臂18一端连接的舵机拉杆19，舵机拉杆19的另一端连接可动尾喷口20。
本发明是一种不需要燃油的喷气式发动机，采用磁极间的相互作用带动转子旋转，将电能转化为转子的动能，应用压气机将转子的动能转移为空气的动能，利用空气给予发动机的反作用力为模型提供动力，利用舵机（伺服器）控制尾喷管方向控制气流喷出方向。
工作原理：应用物理学中电生磁的特性，让电流通过线圈产生磁场，线圈产生的磁场与磁化转子的磁场产生力的作用带动转子旋转，并利用电子调速器控制通过的电流大小从而控制转子转速。利用磁场间的相互作用将电能转化为转子的动能，转子带动压气机吸入空气并经压气机叶片加速使其压缩，空气流经低压压气机时分为两部分：一部分经过涵道喷出直接产生推力；另一部分进入高压压气机经叶片加速进行进一步压缩。经压缩的高压气体通过矢量尾喷口，通过舵机（伺服器）控制舵机摇臂，舵机摇臂带动舵机拉杆摆动，进而控制可动尾喷口方向从而控制高压气流喷出方向，高压气流给予发动机反作用力产生推力。控制发动机转速的方法是利用电子调速器控制流经线圈电流的大小，通过改变电流大小改变线圈产生的磁场强弱，控制线圈与转子磁场间产生的作用力大小，改变转子转速。
本实用新型提供一种将无刷电动机与喷气发动机相结合，可以减少机械摩擦损耗，并且将电机与转子一体化后可以除去机械传动装置，进而提升其能量利用效率，矢量技术控制尾喷气流矢量方向，进而提高飞行性能。（1）因线圈组用多组线圈串联组成，可以解决电动带来的扭力不足和转速小问题；线圈匝数与电动机转速成负相关，即线圈匝数越多，电动机最大转速越小，所以利用n组线圈串联可以使发动机扭力达到单一线圈的n倍，且最大转速保持单一线圈的最大转速，由此可以在不牺牲转速的情况下提高发动机扭力带动压气机旋转；（2）增加涵道可以减小尾喷流速，增加推力；（3）电子调速器的应用可以实时控制流经线圈的电流大小并精确控制发动机产生的推力，且利用电磁场产生旋转所需的力，在启动和运行方面更安全稳定；（4）将电动机与喷气发动机转子一体化，用轴承连接，可以减去机械传动结构，减少因摩擦而产生的动能损耗并降低运行中的噪音。
以上实施案例仅用于说明本实用新型的优选实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。
Claims (7)
1.一体式航模电动喷气矢量发动机，其特征在于：包括遥控器接收机（9），与遥控器接收机（9）连接的电子调速器（8），以及与电子调速器（8）连接的锂电池组（10）和线圈组，线圈组绕在转子（7）周围，线圈组外的电机壳内壁上设置有永磁体片（2），转子（7）通过内穿设置在机壳内的轴承被支持，辅助旋转；电机壳外设置有压气机、涵道组（16）及设置在电机尾翼的矢量尾喷组。
2.根据权利要求1所述的一体式航模电动喷气矢量发动机，其特征在于：所述的轴承包括第一轴承（1）、第二轴承（3）、第三轴承（5）和第四轴承（6）；线圈组包括第一线圈组（15）、第二线圈组（4）和第三线圈组（11）；压气机包括低压压气机（14）、中压压气机（13）和高压压气机（12）。
3.根据权利要求2所述的一体式航模电动喷气矢量发动机，其特征在于：所述的第一轴承（1）与第二轴承（3）之间的转子外绕有第一线圈组（15），第一线圈组（15）外的电机壳外设置有低压压气机（14）。
4.根据权利要求2所述的一体式航模电动喷气矢量发动机，其特征在于：所述的第二轴承（3）和第三轴承（5）之间的转子外绕有第二线圈组（4），第二线圈组（14）外的电机壳外设置有中压压气机（13）。
5.根据权利要求2所述的一体式航模电动喷气矢量发动机，其特征在于：所述的第三轴承（5）与第四轴承（6）之间的转子外饶有第三线圈组（11），第三线圈组（11）外的电机壳外设置有高压压气机（12）。
6.根据权利要求2所述的一体式航模电动喷气矢量发动机，其特征在于：所述的第一线圈组（15）、第二线圈组（4）和第三线圈组（11）为串联关系，且每组线圈组均为多组线圈串联组成。
7.根据权利要求1所述的一体式航模电动喷气矢量发动机，其特征在于：所述的矢量尾喷组包括设置在涵道组（16）中间机壳体内的舵机（17），与舵机（17）连接的舵机摇臂（18），与舵机摇臂（18）一端连接的舵机拉杆（19），舵机拉杆（19）的另一端连接可动尾喷口（20）。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106640379A (zh) * | 2016-10-17 | 2017-05-10 | 中国民用航空飞行学院 | 微型涡喷发动机的起动和供油系统及其启动和供油方法 |
| CN106965941A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-07-21 | 唐山海庞科技有限公司 | 航空发动机万向偏转舵矢量机动装置 |
| CN110193208A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-09-03 | 北京机电工程研究所 | 航行器模型发射管适配器及模型发射试验系统 |
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2014
- 2014-07-03 CN CN201420365153.1U patent/CN203954687U/zh not_active Expired - Fee Related
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