CN210898810U - 一种涵道 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及飞行器技术领域，特别涉及涵道结构设计。一种涵道，其技术方案是，它包括：涵道体、电机定子以及螺旋桨；螺旋桨包括：桨毂以及布置在桨毂外周的叶片；桨毂作为转子与电机定子配合使用。本实用新型直接采用螺旋桨的桨毂作为转子与电机定子配合使用，省掉了原电机转子及与螺旋桨相连接的连接件，结构简单，组装方便，完全避免了螺旋桨与电机装配产生的同轴度误差，使得整体结构的动平衡性能有了质的改良，运转更加平稳；同时本实用新型减轻涵道重量并减少了涵道的高度尺寸，使得整个涵道更加紧凑，从而降低了迎风阻力，增加了续航时间。

Description

一种涵道

技术领域

本实用新型涉及飞行器技术领域，特别涉及涵道结构设计。

背景技术

涵道式垂直起降飞行器为了获得较大的动力，会采用尽可能大直径的螺旋桨，相应地，涵道的直径也必须随螺旋桨的尺寸设计得较大，因此用于驱动螺旋桨的电机的体积也会随之增大，尺寸上变高、变粗，从而导致涵道整体尺寸的增大。

涵道尺寸较大，会导致飞行器在空中飞行时迎风阻力较大，飞行姿态的控制难度以及响应时间均会不同程度增加。同时，飞行器为抵御不同方向的侧风对飞行器位置和飞行器姿态的影响，需要消耗较大的驱动功率以用来抵抗侧风影响，从而导致飞行器的续航时间变短。

现有的涵道式垂直起降飞行器中的电机和螺旋桨都为各自独立的结构，电机通过支架安装在涵道内，螺旋桨进一步通过连接件安装在电机的转子上，结构装配较为复杂，且附加重量较重。螺旋桨在涵道内的轴向高度位置对整个涵道动力系统的推力效率有较大的影响，通常推荐安装位置为螺旋桨的旋转面在涵道下喷口往上大约二分之一到三分之二的高度位置。如果涵道自身高度较低，而驱动螺旋桨的电机的高度较大，螺旋桨在涵道内的安装高度的可调整空间会被极大压缩；在布置这些部件时极可能使电机或电机支架露出涵道的喷口，既增大了飞行阻力，又不利于整体结构的集中紧凑，既影响了功能，又影响了结构的美感。

实用新型内容

本实用新型的目的是：针对现有技术的不足，提供一种结构紧凑的涵道。

本实用新型的技术方案是：一种涵道，它包括：涵道体、电机定子以及螺旋桨；

螺旋桨包括：桨毂以及布置在桨毂外周的至少两片叶片；

桨毂作为转子与电机定子配合使用。

桨毂直接作为转子省略了原电机转子及与桨毂连接的连接件，减小了涵道体内部组件的高度，从而能够减小涵道体的尺寸，降低了迎风阻力，增加了飞行器的续航时间。

在上述方案的基础上，进一步的，桨毂为桶状结构，桨毂通过其开口套接在电机定子外。

进一步的，电机定子具体包括：定子支架、定子铁芯以及定子线圈；定子支架中心处设有环形凸台；定子铁芯套接在该环形凸台上，定子线圈缠绕在定子铁芯内，对定子线圈供电的电线从定子支架下部引出；定子支架通过电机支架安装在涵道体内。

进一步的，桨毂的开口处的内侧壁设有与定子铁芯相配合的转子磁钢。

桨毂与电机定子具体的装配关系为：转子主轴依次穿过桨毂与定子支架的环形凸台，转子主轴的上端与桨毂固定，转子主轴的下端通过锁定盘锁紧在定子支架。电机定子通电后产生旋转磁场，桨毂在电磁感应的驱动下带动叶片旋转。进一步的，为保证转子主轴的旋转顺畅，在环形凸台与转子主轴之间设有转子轴承，锁定盘与定子支架之间设有推力轴承。

进一步的，为简化桨毂与叶片的组装过程，可将螺旋桨设计为一体成型制作，螺旋桨通过精密压铸成型后再精加工完成，由此还可避免桨毂复杂的结构设计过程。

螺旋桨也可设计为拼装式结构，即在桨毂外周设有接口，叶片通过接口与桨毂连接。更进一步的，接口的数量可多于实际安装的叶片的数量，即接口的数量为叶片实际安装数量的整数倍；当叶片数量与接口数量相等时，所有接口处均安装有叶片；当叶片数量较少时，在均匀相间隔的接口上安装有叶片。

进一步的，桨毂与叶片采用铝合金或铝镁合金材料，与传统复合材料的螺旋桨相比，采用铝合金或铝镁合金材料的桨毂与叶片具备耐腐蚀的特性，能加能够适应复杂气候环境。

有益效果：本实用新型直接采用螺旋桨的桨毂作为转子与电机定子配合使用，省掉了原电机转子及连接件，结构简单，组装方便，完全避免了螺旋桨与电机装配产生的同轴度误差，使得整体结构的动平衡性能有了质的改良，运转更加平稳；同时本实用新型减轻涵道重量并减少了涵道的高度尺寸，使得整个涵道更加紧凑，从而降低了迎风阻力，增加了续航时间。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的剖视示意图；

图3为本实用新型中螺旋桨的结构示意图；

图4为本实用新型中电机定子的结构示意图；

图5为本实用新型中定子铁芯的结构示意图；

图6为本实用新型中螺旋桨与电机定子组装后的结构示意图；

图中：1-涵道体、2-电机定子、21-定子支架、22-定子铁芯、23-定子线圈、24-电线、3- 螺旋桨、31-桨毂、32-叶片、33-转子磁钢、34-转子主轴、35-转子轴承、36-推力轴承、37-锁定盘、4-电机支架。

具体实施方式

实施例1，参见附图1、2、3，一种涵道，它包括：涵道体1、电机定子2以及螺旋桨3；

螺旋桨3包括：桨毂31以及布置在桨毂31外周的至少两片叶片32；桨毂31作为转子与电机定子2配合使用。

桨毂31直接作为转子省略了原电机转子及与桨毂连接的连接件，减小了涵道体1内部组件的高度，从而能够减小涵道体1的尺寸，降低了迎风阻力，增加了飞行器的续航时间；同时桨毂31直接作为转子完全避免了螺旋桨与电机装配产生的同轴度误差，使得动力件的动平衡性能有了质的改良，运转更加平稳。

螺旋桨3的叶片32高速旋转时相当于处于高速气流流场中的散热片，能够为运转中的桨毂31进行良好的散热，大幅度优化动力件的工作环境，降低电机定子2温度，提升整个动力件的可靠性；即使功率需求较大的场合，也无需再为动力件配备循环水冷散热系统。

本例中，桨毂31与叶片32采用铝合金或铝镁合金材料，与传统复合材料的螺旋桨相比，采用铝合金或铝镁合金材料的桨毂31与叶片32具备耐腐蚀的特性，能加能够适应复杂气候环境。

实施例2，在实施例1的基础上，进一步的，桨毂31与电机定子2的具体结构为：

参见附图4、5，电机定子2包括：定子支架21、定子铁芯22以及定子线圈23；定子支架21中心处设有环形凸台；定子铁芯22套接在该环形凸台上，定子线圈23缠绕在定子铁芯22内，对定子线圈23供电的电线24从定子支架21下部引出；定子支架21通过电机支架4 安装在涵道体1内。

参见附图6，桨毂31为桶状结构，桨毂31通过其开口套接在电机定子2外；桨毂31的开口处的内侧壁设有与定子铁芯22相配合的转子磁钢33。

转子主轴34依次穿过桨毂31与定子支架21的环形凸台，转子主轴34的上端与桨毂31 固定，转子主轴34的下端通过锁定盘37锁紧在定子支架21。

电机定子2通电后产生旋转磁场，桨毂31在电磁感应的驱动下带动叶片32旋转。为保证转子主轴34的旋转顺畅，在环形凸台与转子主轴34之间设有转子轴承35，锁定盘37与定子支架21之间设有推力轴承36。

实施例3，在实施例1或2的基础上，进一步的，螺旋桨3可采用一体成型制作或采用拼装式结构。

螺旋桨3采用一体成型制作时，通过精密压铸成型后再精加工完成，可简化桨毂31与叶片32的组装过程，还可避免桨毂31复杂的结构设计过程。

参见附图6，螺旋桨3采用拼装式结构时，在桨毂31外周设有接口，叶片32通过接口与桨毂31连接。

鉴于叶片32数量会根据使用需求而调整，因此桨毂31外周的接口数量多于实际安装的叶片32的数量，接口的数量为叶片32实际安装数量的整数倍，当叶片32数量与接口数量相等时，所有接口处均安装有叶片32；当叶片32数量较少时，在均匀相间隔的接口上安装有叶片32。本例中，设有6个接口，如果实际使用的叶片32为3个，则选用均匀相间隔的3 个接口安装叶片32；如果实际使用叶片32为2个，则选用对称的两个接口。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种涵道，其特征在于：它包括：涵道体(1)、电机定子(2)以及螺旋桨(3)；

所述螺旋桨(3)包括：桨毂(31)以及布置在所述桨毂(31)外周的至少两片叶片(32)；

所述桨毂(31)作为转子与所述电机定子(2)配合使用。

2.如权利要求1所述的一种涵道，其特征在于：所述桨毂(31)为桶状结构，所述桨毂(31)通过其开口套接在所述电机定子(2)外。

3.如权利要求2所述的一种涵道，其特征在于：所述电机定子(2)包括：定子支架(21)、定子铁芯(22)以及定子线圈(23)；所述定子支架(21)中心处设有环形凸台；所述定子铁芯(22)套接在该环形凸台上，所述定子线圈(23)缠绕在所述定子铁芯(22)内，对所述定子线圈(23)供电的电线(24)从所述定子支架(21)下部引出；所述定子支架(21)通过电机支架(4)安装在所述涵道体(1)内。

4.如权利要求3所述的一种涵道，其特征在于：所述桨毂(31)的开口处的内侧壁设有与所述定子铁芯(22)相配合的转子磁钢(33)。

5.如权利要求4所述的一种涵道，其特征在于：转子主轴(34)依次穿过所述桨毂(31)与所述定子支架(21)的环形凸台，所述转子主轴(34)的上端与所述桨毂(31)固定，所述转子主轴(34)的下端通过锁定盘(37)锁紧在所述定子支架(21)。

6.如权利要求5所述的一种涵道，其特征在于：在所述环形凸台与所述转子主轴(34)之间设有转子轴承(35)，所述锁定盘(37)与所述定子支架(21)之间设有推力轴承(36)。

7.如权利要求1-6任一项所述的一种涵道，其特征在于：所述螺旋桨(3)为一体成型制作。

8.如权利要求1-6任一项所述的一种涵道，其特征在于：所述桨毂(31)外周设有接口，所述叶片(32)通过所述接口与所述桨毂(31)连接。

9.如权利要求8所述的一种涵道，其特征在于：所述接口(38)的数量为所述叶片(32)实际安装数量的整数倍；在所有所述接口或均匀相间隔的所述接口(38)上安装有所述叶片(32)。

10.如权利要求1-4任一项所述的一种涵道，其特征在于：所述桨毂(31)及所述叶片(32)采用铝合金或铝镁合金材料。

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