RU223661U1 - Воздушный винт беспилотного летательного аппарата с интегрированным электрическим двигателем - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области беспилотных летательных аппаратов, конкретнее к области силовых установок беспилотных летательных аппаратов. Сущность полезной модели: воздушный винт беспилотного летательного аппарата с интегрированным электрическим двигателем содержит лопасти, ступицу, суппорт ротора, механически соединяющий воздушный винт с ротором (индуктором) двигателя, постоянные магниты, закрепленные на внутренней поверхности внешнего магнитопровода ротора и внешней поверхности внутреннего магнитопровода ротора за счет клеевого соединения, обтекатель (кок), механически прикрепленный к подшипниковому щиту, суппорт статора, подшипники, установленные на оси, шихтованные магнитопроводы с катушками обмотки, установленные в суппорте статора, причем суппорт статора, подшипники и магнитопроводы с катушками обмотки вместе образуют статор, в который устанавливается ротор, образованный воздушным винтом, корпусом, постоянными магнитами и суппортом ротора, платформа крепления, механически соединенная с осью. Технический результат: повышение интенсивности охлаждения электрического двигателя, повышение надежности беспилотных летательных аппаратов. 4 ил.

Description

Полезная модель относится к области беспилотных летательных аппаратов, конкретнее к области силовых установок беспилотных летательных аппаратов.

Известен электрический привод воздушного винта, содержащий профилированное кольцо, воздушный винт в кольце, втулку, удерживающую воздушный винт, вал, на котором размещена указанная свободно вращающаяся втулка, стойки, жестко фиксирующие взаимное расположение кольца и втулки. Привод выполнен в виде вентильного электрического двигателя, имеющего статор, секции обмотки которого размещены внутри указанного кольца, полюса распределенного ротора, расположенные на законцовках лопастей указанного воздушного винта, датчики положения указанных полюсов, систему управления. Обеспечивается повышение энергетического качества электрической винтомоторной группы [патент РФ №2786265, B64D 27/24, B64D 35/02, В64С 27/14, опубл. 19.12.2022].

Недостатками аналога являются низкая надежность, обусловленная расположением магнитов на законцовках лопастей и большим количеством рабочих элементов всей конструкции, также существенные прочностные и аэродинамические потери, обусловленные конструкцией аналога, в которой статор окружает воздушный винт и постоянные магниты расположены далеко от оси вращения, ограничение по количеству лопастей, вызванное расположением постоянных магнитов на лопастях.

Известен воздушный винт беспилотного летательного аппарата с интегрированным электрическим двигателем, содержащий лопасти, ступицу, втулку, механически соединяющую воздушный винт с валом, постоянные магниты, закрепленные на внутренних поверхностях ступицы и втулки за счет клеевого соединения, обтекатель, механически прикрепленный к валу, станину, подшипники, установленные в станине, магнитопровод с обмоткой, установленный на станине, причем станина, подшипники и магнитопровод с обмоткой, вместе образуют статор, в который устанавливается ротор, образованный воздушным винтом, валом, постоянными магнитами и обтекателем, и крепление, механически присоединенное к станине. Обеспечивается повышение надежности, уменьшение массы и габаритов беспилотных летательных аппаратов [патент РФ RU 220566, B64U 50/19, B64D 27/24, B64D 35/02, В64С 27/14, опубл. 21.09.2023 Бюл. №27].

Недостатком аналога является снижение интенсивности охлаждения двигателя из-за расположения лопастей винта на внешней поверхности корпуса машины, в результате воздушный поток от винта не охлаждает обмотки двигателя и магнитопровод в отличие от классических тяговых систем, в которых двигатель не интегрирован в винт. С другой стороны система охлаждения определяет температурный режим машины и оказывает влияние на надежность работы электродвигателя.

Технический результат достигается тем, что воздушный винт беспилотного летательного аппарата, с интегрированным электрическим двигателем содержит лопасти, ступицу, суппорт ротора, механически соединяющий воздушный винт с ротором (индуктором) двигателя, постоянные магниты, закрепленные на внутренней поверхности внешнего магнитопровода ротора и внешней поверхности внутреннего магнитопровода ротора за счет клеевого соединения, обтекатель (кок), механически прикрепленный к подшипниковому щиту, суппорт статора, подшипники, установленные на оси, магнитопроводы с катушками обмотки, установленные в суппорте статора, причем суппорт статора, подшипники и шихтованные магнитопроводы с катушками обмотки, вместе образуют статор, в который устанавливается ротор, образованный воздушным винтом, корпусом, постоянными магнитами и суппортом ротора, платформа крепления, механически соединенная с осью.

Сущность устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен воздушный винт беспилотного летательного аппарата с интегрированным электрическим двигателем в разрезе.

Воздушный винт беспилотного летательного аппарата с интегрированным электрическим двигателем (фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3) состоит из воздушного винта 1, электрического двигателя 2, интегрированного в воздушным винтом, имеющим лопасти 3 со ступицей 4, магнитопровод ротора внешний 5, магнитопровод ротора внутренний 6, постоянные магниты 7, обтекатель (кок) 8, суппорта статора 9, суппорт ротора 10, катушки обмотки 11, подшипники 12, ось 13, платформа 14, центробежный вентилятор 15, шихтованные магнитопроводы 16, подшипниковый щит 17, подшипниковый щит 18.

На оси 13 механически закреплен суппорт статора 9, который выполнен из материала с высокой теплопроводностью (например, алюминия). Ось 13 механически соединена с платформой крепления 14 может быть изготовлена из металла, пластмассы или композитного материала. Платформа крепления 14 предназначена для присоединения винтомоторной группы к беспилотному летательному аппарату.

На оси 13 со стороны, противоположной платформе крепления 14 крепится подшипниковый щит 17 и обтекатель (кок) 8 при помощи резьбового соединения. Крепление суппорта статора 9 на оси 13 осуществляется за счет посадки с натягом или клеевого соединения. Суппорт статора 9 поддерживает шихтованные магнитопроводы 16 (Фиг. З и Фиг. 4) с катушками обмотки 11. Суппорт статора 9 выполнен из материала с высокой теплопроводностью (например, алюминия). Выполненная трехфазной обмотка 11, установлена на отдельных шихтованных магнитопроводах 16. Шихтованные магнитопроводы 16 выполнены из листовой электротехнической стали. Обмотка 11 выполнена в виде катушек на шихтованных магнитопроводах 16. Катушки обмотки 11 могут быть изготовлены из медного или алюминиевого обмоточного провода. Шихтованные магнитопроводы 16 изолированы от катушек обмотки 11 за счет электроизоляционного материала. Между катушками обмотки 11 оставлены зазоры, которые образуют вентиляционные каналы для прохода охлаждающего воздуха. Между шихтованными магнитопроводами 16 и постоянными магнитами 7 находится воздушный зазор. Постоянные магниты 7 закреплены на внутренней поверхности магнитопровода ротора внешнего 5 и на внешней поверхности, магнитопровода ротора внутреннего 6 к которым крепится суппорт ротора 10 и подшипниковый щит 18, которые устанавливается посредством подшипников 12 на оси 13.

Воздушный винт беспилотного летательного аппарата с интегрированным электрическим двигателем функционирует следующим образом.

Интегрированный электрический двигатель, по сути, является бесщеточной машиной постоянного тока с бездатчиковым управлением. Двигатель получает питание от электронного регулятора скорости, который включает катушки обмотки 11 в точном соответствии с положением в пространстве постоянных магнитов 7. Магнитное поле, образованное катушками обмотки 11, усиливается шихтованными магнитопроводами 16 и взаимодействует с магнитным полем, образованным постоянными магнитами 7. В результате этого взаимодействия возникает момент вращения и ротор, образованный лопастями 3, ступицей 4, суппортом ротора 10, подшипниковым щитом 17 и постоянными магнитами 7 приводится во вращение. Постоянные магниты 7 изменяют свое положение в пространстве, и электронный регулятор скорости переключает катушки обмотки 11 в соответствии с новым положением постоянных магнитов. Таким образом, создается непрерывное вращение ротора. Благодаря этому вращающиеся лопасти 3 создают направленный поток воздуха, что приводит к возникновению подъемной силы. Одновременно центробежный вентилятор 15 создает циркуляцию воздуха внутри машины, который передает тепло от катушек обмотки 11, шихтованных магнитопроводов 16 и постоянных магнитов 7 к внутренней поверхности обтекателя 8, который, в свою очередь, интенсивно охлаждается внешним потоком воздуха. Таким образом, увеличивается интенсивность охлаждения двигателя. Кроме этого конструкция машины позволяет использовать, для сердечников шихтованных магнитопроводов, анизотропную электротехническую сталь, что способствует снижению потерь в стали. Это имеет важное значение для авиационных многополюсных двигателей, работающих при повышенных частотах перемагничивания магнитной системы машины. В конечном счете снижение потерь способствует увеличению КПД двигателя и стабилизации температурного режима машины и, как следствие, повышению надежности работы двигателя в составе винтомоторной группы.

Заявляемая полезная модель позволяет увеличить интенсивность охлаждения обмотки и магнитопроводов электрического двигателя, что определяет температурный режим машины, и повысить надежность работы электрического двигателя беспилотных летательных аппаратов.

Claims (1)

1. Воздушный винт беспилотного летательного аппарата с интегрированным электрическим двигателем, содержащий лопасти, ступицу, постоянные магниты, подшипники, магнитопровод, суппорт ротора, механически соединяющий воздушный винт с ротором (индуктором) двигателя, отличающийся тем, что постоянные магниты закреплены на внутренней поверхности внешнего магнитопровода ротора и внешней поверхности внутреннего магнитопровода ротора за счет клеевого соединения, обтекатель - кок механически прикреплен к подшипниковому щиту, суппорт статора, подшипники установлены на оси, шихтованные магнитопроводы с катушками обмотки установлены в суппорте статора, причем суппорт статора, подшипники и шихтованные магнитопроводы с катушками обмотки вместе образуют статор, в который устанавливается ротор, а сам ротор, образованный воздушным винтом, корпусом, постоянными магнитами и суппортом ротора, платформа крепления, механически соединенная с осью.