RU2802265C2 - Drive, in particular for the main rotor of an aircraft with a main rotor - Google Patents
Drive, in particular for the main rotor of an aircraft with a main rotor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2802265C2 RU2802265C2 RU2021126110A RU2021126110A RU2802265C2 RU 2802265 C2 RU2802265 C2 RU 2802265C2 RU 2021126110 A RU2021126110 A RU 2021126110A RU 2021126110 A RU2021126110 A RU 2021126110A RU 2802265 C2 RU2802265 C2 RU 2802265C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drive
- main rotor
- gear
- aircraft
- electric
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Данное изобретение касается приводного узла, в частности, для приведения в действие несущего винта летательного аппарата с несущим винтом согласно ограничительной части независимого пункта 1 формулы изобретения.The present invention relates to a drive unit, in particular for driving the main rotor of an aircraft with a main rotor according to the preamble of
Кроме того, данное изобретение касается гибридного привода с предлагаемым изобретением приводным узлом, в частности, для приведения в действие несущего винта летательного аппарата с несущим винтом, а также касается летательного аппарата с несущим винтом, содержащего указанный гибридный привод, соответственно, указанный приводной узел.In addition, the present invention relates to a hybrid drive with a drive unit according to the invention, in particular for driving the main rotor of an aircraft with a main rotor, and also relates to an aircraft with a main rotor, containing the specified hybrid drive, respectively, the specified drive unit.
Из уровня техники известны приводные узлы в самых различных областях применения приводных систем или при производстве энергии. Такие приводные узлы зачастую содержат так называемые планетарные передачи или родственные, сопоставимые передачи.Drive units are known from the prior art for a wide variety of applications in drive systems or energy production. Such drive units often contain so-called planetary gears or related, comparable gears.
Согласно определению, в случае планетарных передач речь идет о так называемых планетарных зубчатых передачах (из-за обращения планетарных зубчатых колес (сателлитов) вокруг солнечной шестерни), которые, по существу, содержат расположенную по центру солнечную шестерню, по меньшей мере одно, но большей частью несколько планетарных зубчатых колес (сателлитов), связанное с сателлитами водило планетарной передачи, а также расположенную снаружи, снабженную внутренними зубьями коронную шестерню, соответственно, расположенное снаружи, снабженное внутренними зубьями зубчатое кольцо. Преимущества применения планетарных передач заключаются в многообразных передаточных возможностях, а также в равномерной и распределенной передаче силы.By definition, planetary gears are so-called planetary gears (due to the rotation of the planetary gears (planetary gears) around the sun gear), which essentially contain a centrally located sun gear, at least one, but larger part of several planetary gears (satellites), a planet carrier connected to the planetary gears, as well as a ring gear located outside, equipped with internal teeth, respectively, located outside, equipped with internal teeth, a gear ring. The advantages of using planetary gears lie in the diverse transmission possibilities, as well as in the uniform and distributed power transmission.
Планетарные передачи находят применение в приводных узлах в различных областях техники, как, например, в ветряных турбинах, в автомобилестроении, соответственно, в автомобилях, в судовых приводах, в авиации и т.п.Planetary gears are used in drive units in various fields of technology, such as, for example, in wind turbines, in the automotive industry, respectively, in cars, ship drives, in aviation, etc.
Из US 9,797,504 B2 известно, например, применение планетарной передачи для ветряной турбины. При вызываемом ветром (соответственно, приводимом в действие ветром) вращении вала основного винта ветряной турбины посредством планетарной передачи осуществляется передача, соответственно, конвертация низкого числа оборотов и высокого крутящего момента на валу несущего винта в высокое число оборотов и низкий крутящий момент генератора.From US 9,797,504 B2, for example, the use of a planetary gear for a wind turbine is known. With the wind-induced (respectively, driven by the wind) rotation of the main rotor shaft of the wind turbine, the transmission is carried out by means of a planetary gear, respectively, the conversion of the low speed and high torque on the main rotor shaft into a high speed and low torque of the generator.
У летательных аппаратов с несущим винтом, в частности, в области вертолетостроения, приводной узел для приведения в действие несущего винта содержит зачастую выполненная в виде планетарной передачи или сходной передачи передача (редуктор) несущего винта вертолета, соответственно, главная передача. Этот вид передачи несущего винта вертолета получил преобладающее распространение, так как благодаря этому становится возможной надежная конструкция.In aircraft with a main rotor, in particular in the field of helicopter construction, the drive unit for driving the main rotor often comprises a gear (reducer) of the main rotor of the helicopter, respectively, made in the form of a planetary gear or similar gear, respectively, the main gear. This type of transmission of the main rotor of the helicopter has received a predominant distribution, since due to this a reliable design becomes possible.
Такие используемые в области приводных систем планетарные передачи обладают тем недостатком, что требуемое для их установки место огромно, и к тому же это может привести к нежелательному усложнению конструкции приводного узла.Such planetary gears used in the field of drive systems have the disadvantage that the space required for their installation is enormous, and in addition, this can lead to an undesirable complication of the design of the drive unit.
Данное изобретение ставит перед собой задачу предложить компактный и упрощенный приводной узел для самых различных областей применения, в частности, для приведения в действие несущего винта летательного аппарата с несущим винтом.The present invention aims to provide a compact and simplified drive unit for a wide variety of applications, in particular for driving the main rotor of a main rotor aircraft.
Эта задача решается посредством приводного узла с признаками независимого пункта 1 формулы изобретения, посредством гибридного привода с признаками независимого пункта 5, соответственно, посредством летательного аппарата с несущим винтом с признаками независимого пункта 6 формулы изобретения.This task is solved by means of a drive unit with features of
Согласно изобретению, в по меньшей мере один сателлит интегрирован первый привод, в частности, электрический привод, благодаря чему внутри планетарной передачи образуется внутренний привод.According to the invention, a first drive, in particular an electric drive, is integrated into at least one planetary gear, whereby an internal drive is formed inside the planetary gear.
В смысле данного изобретения указанный по меньшей мере один сателлит сам выполнен как привод, соответственно, образует по существу первый привод. В качестве существенного отличия от уже известного применения планетарных передач (например, из US 9,797,504 B2) можно отметить, что, согласно данному изобретению, планетарная передача (из-за указанного по меньшей мере одного выполненного как привод сателлита) может теперь работать как приводной узел, соответственно, внутри планетарной передачи образуется внутренний привод.In the sense of the present invention, said at least one satellite is itself designed as a drive, respectively, essentially forms the first drive. As a significant difference from the already known application of planetary gears (for example, from US 9,797,504 B2), it can be noted that, according to this invention, the planetary gear (due to said at least one made as a planetary gear) can now work as a drive unit, accordingly, an internal drive is formed inside the planetary gear.
В смысле данного изобретения лишь один единственный сателлит может работать как привод, соответственно, может быть выполнен как привод, причем предпочтительно для оптимального распределения мощности все сателлиты работают как привод. Особенно предпочтительно поэтому, если предлагаемый изобретением приводной узел содержит управляющий блок, выполненный таким образом, чтобы интегрированные в сателлиты приводы синхронизировать друг с другом. Далее, эти интегрированные в сателлиты приводы могут быть выполнены с возможностью механически, электрически или гидравлически отсоединяться друг от друга с помощью подходящей муфты, чтобы предотвратить возможную блокировку передачи из-за некорректной работы одного или нескольких приводов. В смысле данного изобретения указанное управление реализовано как стандартное управление для электрических синхронных двигателей с логической схемой управления и блоком силовой электроники LEE (называемым также «инвертором»). Эта логическая схема управления (контроллер двигателя) вырабатывает соответствующие сигналы, которые управляют инвертором, который затем возбуждает соответствующие обмотки синхронного двигателя, чтобы добиться непрерывного вращения с заданной частотой и крутящим моментом. Синхронизация электрических синхронных двигателей осуществляется посредством определения позиции и скорости вращения якоря, и для каждого электрического синхронного двигателя выполняется индивидуально путем вычисления управляющих сигналов. В этом смысле подходящий вид представлен на Фиг.6.In the sense of the present invention, only one single satellite can operate as a drive, respectively, can be designed as a drive, and preferably for optimal power distribution all satellites work as a drive. It is therefore particularly advantageous if the drive unit according to the invention comprises a control unit designed in such a way that the drives integrated in the satellites are synchronized with each other. Further, these planet-integrated drives can be configured to be mechanically, electrically or hydraulically disconnected from each other by means of a suitable clutch to prevent possible transmission blockage due to incorrect operation of one or more drives. In the sense of the present invention, said control is implemented as a standard control for electric synchronous motors with control logic and power electronics LEE (also called "inverter"). This control logic (motor controller) generates appropriate signals that drive the inverter, which then energizes the appropriate windings of the synchronous motor to achieve continuous rotation at a given frequency and torque. Synchronization of electric synchronous motors is carried out by determining the position and speed of rotation of the armature, and for each electric synchronous motor is performed individually by calculating the control signals. In this sense, a suitable view is shown in Fig.6.
Согласно одной предпочтительной модификации данного изобретения приводной узел может содержать также одно единственное, т.е. выполненное в виде единственной сплошной конструктивной детали, водило планетарной передачи, причем это водило планетарной передачи содержит по меньшей мере одно, предпочтительно множество приемных отверстий для сателлитов.According to one preferred modification of the present invention, the drive unit may also comprise a single, i.e. made in the form of a single solid structural part, the carrier of the planetary gear, and this carrier of the planetary gear contains at least one, preferably a plurality of receiving holes for satellites.
Другие предпочтительные варианты выполнения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.Other preferred embodiments are described in the dependent claims.
Предпочтительно сателлитные колеса стационарны и установлены с возможностью вращения вокруг своих соответствующих осей сателлитных колес, причем указанные стационарные сателлитные колеса охвачены зубчатым кольцом с внутренними зубьями, вращающимся вокруг центральной оси приводного узла, и это зубчатое кольцо установлено с возможностью вращения таким образом, что вал, в частности вал несущего винта, приводится во вращение посредством поводка зубчатого кольца, закрепленного на зубчатом кольце и на валу, в частности на валу несущего винта. Благодаря этому создается родственная, сопоставимая форма планетарной передачи. Такие стационарные сателлитные колеса обладают тем преимуществом, что электропитание интегрированного в эти сателлиты привода облегчено за счет электрических питающих линий.Preferably, the satellite wheels are stationary and rotatably mounted about their respective axes of the satellite wheels, wherein said stationary satellite wheels are surrounded by an internally toothed ring rotatable about the central axis of the drive assembly, and this toothed ring is rotatably mounted such that the shaft, in in particular the main rotor shaft is driven by means of a toothed ring driver fixed on the toothed ring and on the shaft, in particular on the main rotor shaft. This creates a related, comparable form of planetary gear. Such stationary satellite wheels have the advantage that the power supply of the drive integrated in these satellite wheels is facilitated by electrical supply lines.
В принципе, однако, в рамках данного изобретения возможна также выполненная в виде эпициклической зубчатой передачи планетарная передача, в которой сателлитные колеса не являются стационарными, т.е. установлены с возможностью вращения, соответственно, обращения вокруг солнечной шестерни. Например, согласно одному такому предпочтительному варианту выполнения подвод тока к интегрированным в сателлиты приводам мог бы осуществляться через контактные кольца.In principle, however, within the framework of the present invention, a planetary gear set in the form of an epicyclic gear train is also possible, in which the satellite wheels are not stationary, i.e. installed with the possibility of rotation, respectively, circulation around the sun gear. For example, according to one such preferred embodiment, the power supply to the drives integrated in the satellites could be via slip rings.
В принципе возможны любые варианты выполнения первого привода, интегрированного в указанный по меньшей мере один сателлит, причем этот первый привод, например, может быть приводом, выполненным как термодинамический первичный двигатель. Особенно предпочтительно, если первый привод выполнен как электрический регулируемый по частоте вращения и крутящему моменту двигатель, в частности, как электрический синхронный двигатель с внутренней роторной частью. В смысле данного изобретения альтернативно под электрическим регулируемым по частоте вращения и крутящему моменту двигателем может пониматься также, например, асинхронный двигатель, синхронный реактивный двигатель, двигатель с поперечным потоком или т.п.In principle, all embodiments of the first drive integrated in said at least one satellite are possible, this first drive being, for example, a drive configured as a thermodynamic prime mover. It is particularly preferred if the first drive is designed as an electrically variable speed and torque motor, in particular as an electrically driven synchronous motor with an internal rotor part. In the sense of the present invention, alternatively, an electrically variable speed and torque motor can also mean, for example, an asynchronous motor, a synchronous reluctance motor, a cross-flow motor or the like.
Альтернативно в рамках данного изобретения возможен к тому же вариант электрического синхронного двигателя с внешним ротором, причем внешний ротор электрического синхронного двигателя соединен с сателлитным колесом без возможности проворачивания. Например, внешний ротор мог бы быть соединен с зубчатым венцом без возможности проворачивания так, что сателлитное колесо и внешний ротор электрического синхронного двигателя лежат в одной и той же плоскости и образуют единый блок. В этом смысле Фиг.5a-5d показывают соответствующий вид.Alternatively, within the scope of the present invention, a variant of an electric synchronous motor with an external rotor is also possible, wherein the external rotor of the electric synchronous motor is connected to the satellite wheel without being able to rotate. For example, an outer rotor could be connected to a non-rotating ring gear such that the planet wheel and the outer rotor of an electric synchronous motor lie in the same plane and form a single unit. In this sense, Figs. 5a-5d show a corresponding view.
Предпочтительно первый привод является электрическим приводом, соответственно, электрическим двигателем, причем указанный по меньшей мере один сателлит содержит неподвижную статорную часть, вращающуюся роторную часть, в частности, внутреннюю роторную часть, и по меньшей мере одно опосредованно или непосредственно закрепленное на роторной части сателлитное колесо с внешними зубьями, и этот сателлит при помощи водила планетарной передачи удерживается внутри планетарной передачи, кинематически взаимодействуя с солнечной шестерней и/или вращающимся валом.Preferably, the first drive is an electric drive, respectively, an electric motor, wherein said at least one satellite comprises a fixed stator part, a rotating rotor part, in particular an inner rotor part, and at least one satellite wheel fixed indirectly or directly on the rotor part with external teeth, and this satellite with the planetary carrier is held inside the planetary gear, kinematically interacting with the sun gear and / or a rotating shaft.
Особенно предпочтительно, если планетарная передача предлагаемого изобретением привода содержит по меньшей мере три сателлита, еще предпочтительнее от трех до шести сателлитов. За счет использования по меньшей мере трех сателлитов может быть гарантирована стабильная конструкция планетарной передачи. За счет использования более, чем трех сателлитов предпочтительно обеспечивается модульная конструкция, и различные ступени мощности могут быть изготовлены с низкими затратами с технологической точки зрения. Следующее преимущество состоит в том, что высокая потребляемая мощность за счет модульной конструкции может распределяться на несколько ступеней с более низкой электрической мощностью, благодаря чему за счет получающейся в результате большей поверхности физически и технологически достигается преимущество при отводе тепловых потерь от двигателя и от управления. Дополнительно распределенный на несколько ступеней электрический привод еще лучше защищен от полного отказа общего привода при выходе из строя упомянутого второго привода, выполненного как термодинамический первичный двигатель.It is especially preferred if the planetary gear of the drive according to the invention comprises at least three planets, more preferably three to six planets. By using at least three planet gears, a stable planetary gear structure can be guaranteed. By using more than three satellites, a modular design is advantageously achieved and different power levels can be produced at low cost from a technological point of view. A further advantage is that the high power consumption due to the modular design can be distributed over several stages with lower electrical power, whereby the resulting larger surface area is physically and technologically advantageous in dissipating heat losses from the motor and from the control. The electric drive, additionally distributed over several stages, is even better protected from a complete failure of the common drive in the event of failure of the said second drive, which is made as a thermodynamic prime mover.
В принципе этот предлагаемый изобретением приводной узел может содержать лишь по меньшей мере один, предпочтительно множество первых электрических приводов, интегрированных каждый в сателлиты, и тем самым может быть выполнен как полностью электрический приводной узел. Следующий аспект данного изобретения касается, однако, гибридного привода, содержащего предлагаемый изобретением приводной узел, причем первый, в частности, электрический привод может быть механически связан со вторым приводом, выполненным как термодинамический первичный двигатель.In principle, this drive unit according to the invention can only comprise at least one, preferably a plurality of first electric drives, each integrated in the satellites, and can thus be designed as a fully electric drive unit. A further aspect of the present invention concerns, however, a hybrid drive comprising a drive unit according to the invention, wherein the first drive, in particular an electric drive, can be mechanically connected to a second drive configured as a thermodynamic prime mover.
Следующий аспект данного изобретения касается летательного аппарата с несущим винтом, содержащего предлагаемый изобретением приводной узел или предлагаемый изобретением гибридный привод.Another aspect of the present invention relates to a rotor aircraft comprising a drive unit according to the invention or a hybrid drive according to the invention.
Предпочтительно указанный по меньшей мере один, предпочтительно указанное множество первых электрических приводов, в частности, указанный электрический синхронный двигатель с внутренней роторной частью, сконструирован так и имеет такие размеры, что несущий винт и/или рулевой винт летательного аппарата с несущим винтом, в частности, вертолета может приводиться в действие автономно без дополнительного привода, и тем самым получается летательный аппарат с несущим винтом с полностью электрическим приводным узлом. В смысле данного изобретения под автономным электрическим приводом понимается, что в зависимости от размеров может выдаваться любая механическая мощность. В отношении механической мощности автономного электрического привода предпочтительно достигается по меньшей мере 150 кВт, предпочтительнее от 200 кВт до 700 кВт, еще предпочтительнее от 300 кВт до 600 кВт, особенно предпочтительно около 600 кВт. В качестве примера с помощью электрического привода мощностью около 600 кВт при низкой частоте вращения 371 об/мин можно получить высокий крутящий момент от около 15'500 Нм или более.Preferably said at least one, preferably said plurality of first electric drives, in particular said electric synchronous motor with an internal rotor part, is designed and sized such that the main rotor and/or tail rotor of the main rotor aircraft, in particular, the helicopter can be powered autonomously without additional drive, and thus a rotorcraft with a fully electric drive unit is obtained. In the sense of the present invention, autonomous electric drive is understood to mean that, depending on the dimensions, any mechanical power can be delivered. With regard to the mechanical power of the independent electric drive, preferably at least 150 kW is achieved, more preferably between 200 kW and 700 kW, more preferably between 300 kW and 600 kW, particularly preferably around 600 kW. By way of example, with an electric drive of about 600 kW at a low speed of 371 rpm, a high torque of about 15'500 Nm or more can be obtained.
Предпочтительно первый, в частности электрический, привод может быть механически связан со вторым приводом, выполненным как термодинамический первичный двигатель, в частности, за счет того, что центральная солнечная шестерня может приводиться в действие вторым приводным узлом. Предпочтительно второй приводной узел может находиться в механическом взаимодействии с выполненным как термодинамический первичный двигатель вторым приводом или же как другой электрический привод, например, с ДВС, турбинным двигателем, двигателем с принудительным зажиганием, дизельным двигателем, приводом на топливных элементах или т.п. Указанный по меньшей мере электрический привод и указанный второй привод связаны через планетарную передачу, так что электрический привод может поддерживать второй привод при приведении в действие несущего винта и/или рулевого винта и, соответственно, наоборот, и за счет этого образуется гибридный привод.Preferably, the first, in particular electrical, drive can be mechanically connected to the second drive, designed as a thermodynamic prime mover, in particular due to the fact that the central sun gear can be driven by the second drive unit. Preferably, the second drive assembly may be in mechanical communication with a second drive configured as a thermodynamic prime mover or another electric drive, such as an internal combustion engine, a turbine engine, a positive ignition engine, a diesel engine, a fuel cell drive, or the like. Said at least electric drive and said second drive are connected via a planetary gear so that the electric drive can support the second drive when the main rotor and/or the tail rotor is driven and vice versa, thereby forming a hybrid drive.
Предпочтительно вал, соответственно, приводной вал предлагаемого изобретением приводного узла представляет собой вал винта предлагаемого изобретением летательного аппарата с несущим винтом, причем этот вал винта выполнен из двух частей и содержит опорную стойку, а также наружную стойку, причем наружная стойка выполнена как полое тело, установленное с возможностью вращения вокруг центральной оси относительно опорной стойки, концентрично окружая эту опорную стойку, и причем наружная стойка взаимодействует с передачей винта вертолета, выполненной как планетарная передача, причем указанная опорная стойка в летательном аппарате с несущим винтом может быть установлена стационарно и без возможности проворачивания, так что указанная наружная стойка может быть связана без возможности проворачивания с несущим винтом и может приводиться во вращение передачей винта вертолета, выполненной как планетарная передача.Preferably, the shaft or the drive shaft of the drive unit according to the invention is the propeller shaft of the main rotor aircraft according to the invention, this propeller shaft being made in two parts and comprising a support leg and an outer leg, the outer leg being made as a hollow body mounted with the possibility of rotation around the central axis relative to the support column, concentrically surrounding this support column, and moreover, the outer column interacts with the transmission of the helicopter rotor, made as a planetary gear, and the specified support column in an aircraft with a main rotor can be installed permanently and without the possibility of turning, so that said outer strut can be connected in a non-rotatable manner to the main rotor and can be driven by a helicopter rotor transmission configured as a planetary gear.
Благодаря такому составному (из двух частей) выполнению приводного вала, соответственно, вала винта может быть получен привод несущего винта с особенно высокой плавностью работы. Посредством такого разделения на опорную стойку и наружную стойку принимается давление от вращающейся опоры, которое затем берет на себя не вращающаяся часть, соответственно, опорнай стойка, так что получается привод с высокой плавностью работы. В дальнейшем предпочтительно было установлено, что во время приведения в действие несущего винта возникает меньший циклический изгиб, и вследствие этого наступает меньшая усталость, чем у выполненных в виде одной детали приводных валов, соответственно, валов винта. Дополнительно может быть обеспечена чрезвычайно компактная компоновка, которая, например, в полом пространстве опорной стойки, позволяет прокладывать кабели, тяги системы управления для размещения автомата перекоса, расположенного над устройством соединения лопастей винта, и других конструктивных частей со стороны приводного механизма на сторону несущего винта. Например, здесь также могут быть расположены электрические питающие линии для электропитания вращающейся системы, например, антиобледенительных устройств для лопастей винта, для ламп в лопастях винта или электрических исполнительных механизмов для электродистанционной системы управления (Fly-by-Wire).Thanks to such a composite (two-piece) design of the drive shaft, respectively, the shaft of the screw, a main rotor drive with a particularly high smoothness of operation can be obtained. By such a division into a pedestal and an outer pedestal, the pressure from the rotatable pedestal is received, which is then taken over by the non-rotating part, respectively the pedestal, so that a drive with high running smoothness is obtained. In the future, it has been advantageously found that less cyclic bending occurs during the driving of the main rotor, and therefore less fatigue occurs than with single-piece drive shafts or propeller shafts. In addition, an extremely compact layout can be provided, which, for example, in the hollow space of the support leg, allows cables, control rods to accommodate the swashplate located above the propeller blade coupling device, and other structural parts from the drive side to the main rotor side. For example, electrical supply lines for powering the rotating system, such as de-icers for propeller blades, for lamps in propeller blades, or electrical actuators for a fly-by-wire control system, may also be located here.
Согласно одному альтернативному предпочтительному варианту выполнения предлагаемого изобретением летательного аппарата с несущим винтом, вал, соответственно, вал винта может быть также выполнен цельно (в виде одной детали) и благодаря этому может обладать другими преимуществами, в частности, в связи с особенно простой и компактной конструкцией.According to an alternative preferred embodiment of the rotor aircraft according to the invention, the shaft or the propeller shaft can also be made in one piece (in one piece) and thus can have other advantages, in particular in connection with a particularly simple and compact design. .
Предпочтительно приводной вал может быть связан с приводным зубчатым колесом без возможности проворачивания, причем это приводное зубчатое колесо может быть установлено с возможностью вращения на опорной стойке при помощи по меньшей мере одной радиальной опоры, и при помощи центральной солнечной шестерни, соединенной с приводным зубчатым колесом без возможности проворачивания, обеспечивается вращение по меньшей мере одного сателлитного колеса (в частности, нижнего сателлитного колеса при двухступенчатой передаче) на обращенной к солнечной шестерне стороне соответствующего водила планетарной передачи вокруг соответствующей оси сателлитного колеса, и причем по меньшей мере одно сателлитное колесо (в частности, согласованное с нижним сателлитным колесом верхнее сателлитное колесо при двухступенчатой передаче) охвачено вращающимся вокруг центральной оси зубчатым кольцом с внутренними зубьями. Между зубчатым кольцом и наружной стойкой может быть размещен, соответственно, размещен или приформован поводок зубчатого кольца, работающий как передающее усилие устройство, так что от вращательного движения приводного зубчатого колеса может приводиться во вращение наружная стойка и несущий винт, связанный с наружной стойкой без возможности проворачивания.Preferably, the drive shaft may be connected to a drive gear in a non-rotating manner, which drive gear may be rotatably supported on a support leg by at least one radial bearing, and by a central sun gear connected to the drive gear without cranking capability, rotation of at least one satellite wheel (in particular, the lower satellite wheel in a two-stage transmission) on the side facing the sun gear of the corresponding planetary carrier around the corresponding axis of the planetary gear is ensured, and at least one satellite wheel (in particular, the upper satellite wheel coordinated with the lower satellite wheel in a two-stage transmission) is covered by a toothed ring with internal teeth rotating around the central axis. Between the gear ring and the outer leg, a gear ring driver can be placed or molded, respectively, acting as a force-transmitting device, so that the rotational movement of the drive gear can drive the outer leg and the rotor associated with the outer leg without the possibility of turning. .
Предпочтительно в предлагаемом изобретением летательном аппарате с несущим винтом предлагаемый изобретением приводной узел содержит источник электрической энергии, в частности, аккумуляторную батарею, причем первый привод в форме электрического привода предлагаемого изобретением гибридного привода в связанном без возможности проворачивания состоянии между электрическим приводом и вторым приводом, выполненным как термодинамический первичный двигатель, и во время работы второго привода указанный по меньшей мере один первый электрический привод, предпочтительно множество первых электрических приводов могут работать как генератор для дополнительной выработки энергии для аккумуляторной батареи.Preferably, in the rotor aircraft according to the invention, the drive unit according to the invention comprises a source of electrical energy, in particular a battery, the first drive being in the form of an electric drive of the hybrid drive according to the invention, in a non-rotatably coupled state between the electric drive and the second drive configured as a thermodynamic prime mover, and during operation of the second drive, said at least one first electric drive, preferably a plurality of first electric drives, can operate as a generator to generate additional power for the battery.
Предпочтительно в предлагаемом изобретением летательном аппарате с несущим винтом, в частности, вертолете в первом электрическом приводе предусмотрен выпрямитель, в частности, в форме запирающего диода, благодаря чему в нерабочем режиме электрического привода указанная аккумуляторная батарея может заряжаться.Preferably, in a rotorcraft according to the invention, in particular a helicopter, a rectifier, in particular in the form of a blocking diode, is provided in the first electric drive, so that said storage battery can be charged when the electric drive is not in operation.
Предпочтительно в предлагаемом изобретением летательном аппарате с несущим винтом логическая схема управляющего блока выполнена таким образом, что она в дальнейшем позволяет автоматическую смену режима между выработкой крутящего момента для приведения в действие винта и дополнительной рекуперацией энергии для аккумуляторной батареи.Preferably, in a rotorcraft according to the invention, the logic circuit of the control unit is designed in such a way that it further allows automatic mode change between generating torque to drive the propeller and additional energy recovery for the battery.
Предпочтительные примеры осуществления предмета изобретения описываются ниже в связи с прилагаемыми чертежами. На чертежах показано следующее.Preferred embodiments of the subject matter of the invention are described below in connection with the accompanying drawings. The drawings show the following.
Фиг.1а вид в продольном разрезе первого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с двухступенчатой планетарной передачей в качестве гибридного варианта, в частности, для приведения в действие несущего винта летательного аппарата с несущим винтом;1a is a longitudinal sectional view of a first preferred embodiment of the drive unit according to the invention with a two-stage planetary gear as a hybrid variant, in particular for driving the main rotor of a rotorcraft;
Фиг.1b вид сверху первого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с установленным корпусом передачи;Fig. 1b is a plan view of a first preferred embodiment of the drive unit according to the invention with the transmission housing installed;
Фиг.1c вид в перспективе первого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла без корпуса передачи;Fig. 1c is a perspective view of a first preferred embodiment of the drive unit according to the invention without a transmission housing;
Фиг.1d вид в перспективе первого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с корпусом передачи;Fig. 1d is a perspective view of a first preferred embodiment of a drive unit according to the invention with a transmission housing;
Фиг.2a вид в продольном разрезе второго предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с двухступенчатой планетарной передачей в качестве гибридного варианта с расположенным внутри зубчатым кольцом с внешними зубьями;Fig. 2a is a longitudinal sectional view of a second preferred embodiment of the two-stage planetary gear drive unit according to the invention as a hybrid variant with an internal toothed ring with external teeth;
Фиг.2b вид сверху второго предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с установленным корпусом передачи;Fig. 2b is a plan view of a second preferred embodiment of the drive unit according to the invention with the transmission housing installed;
Фиг.2c вид в перспективе второго предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла без корпуса передачи;2c is a perspective view of a second preferred embodiment of the drive unit according to the invention without a transmission housing;
Фиг.2d вид в перспективе второго предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с корпусом передачи;2d is a perspective view of a second preferred embodiment of the drive unit according to the invention with a transmission housing;
Фиг.3a вид в продольном разрезе третьего предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с одноступенчатой планетарной передачей в качестве варианта полностью электрического привода, в частности, для приведения в действие несущего винта летательного аппарата с несущим винтом;3a is a longitudinal sectional view of a third preferred embodiment of the drive unit according to the invention with a single-stage planetary gear as an all-electric drive option, in particular for driving the main rotor of a rotorcraft;
Фиг.3b вид сверху третьего предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с установленным корпусом передачи;Fig. 3b is a plan view of a third preferred embodiment of the drive unit according to the invention with the transmission housing installed;
Фиг.3c вид в перспективе третьего предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла без корпуса передачи;3c is a perspective view of a third preferred embodiment of the drive unit according to the invention without a transmission housing;
Фиг.3d вид в перспективе третьего предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с корпусом передачи;3d is a perspective view of a third preferred embodiment of the inventive drive unit with transmission housing;
Фиг.4a вид в продольном разрезе четвертого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с одноступенчатой планетарной передачей в качестве варианта полностью электрического привода, а также с расположенным внутри зубчатым кольцом с внешними зубьями, в частности, для приведения в действие несущего винта летательного аппарата с несущим винтом;4a is a longitudinal sectional view of a fourth preferred embodiment of the drive unit according to the invention with a single-stage planetary gear as a variant of a fully electric drive, and with an internal toothed ring with external teeth, in particular for driving the main rotor of an aircraft with a load-bearing screw;
Фиг.4b вид сверху четвертого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с установленным корпусом передачи;Fig. 4b is a plan view of a fourth preferred embodiment of the drive unit according to the invention with the transmission housing installed;
Фиг.4c вид в перспективе четвертого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла без корпуса передачи;4c is a perspective view of a fourth preferred embodiment of the drive unit according to the invention without a transmission housing;
Фиг.4d вид в перспективе четвертого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с корпусом передачи;4d is a perspective view of a fourth preferred embodiment of the drive unit according to the invention with a transmission housing;
Фиг.5a вид в продольном разрезе пятого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с одноступенчатой планетарной передачей в качестве варианта полностью электрического привода, а также в качестве варианта с внешним ротором;5a is a longitudinal sectional view of a fifth preferred embodiment of the drive unit according to the invention with a single-stage planetary gear as a fully electric drive option and also as an external rotor option;
Фиг.5b вид сверху пятого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с установленным корпусом передачи;Fig. 5b is a plan view of a fifth preferred embodiment of the drive unit according to the invention with the transmission housing installed;
Фиг.5c вид в перспективе пятого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла без корпуса передачи;5c is a perspective view of a fifth preferred embodiment of the drive unit according to the invention without a transmission housing;
Фиг.5d вид в перспективе пятого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с корпусом передачи;5d is a perspective view of a fifth preferred embodiment of the drive unit according to the invention with a transmission housing;
Фиг.6 функциональная блок-схема управления приводной мощностью интегрированных в сателлиты первых приводов предпочтительных вариантов выполнения предлагаемого изобретением приводного узла.FIG. 6 is a functional block diagram of the drive power control of the first drives integrated in the satellites of the preferred embodiments of the drive assembly according to the invention.
На Фиг.1а показан вид в продольном разрезе по линии A-A (см. Фиг.1b) первого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла 1 с многоступенчатой, здесь двухступенчатой, планетарной передачей PI, например, для приведения в действие не показанного здесь несущего винта летательного аппарата с несущим винтом (см. в связи с этим, в частности, Фиг.3).FIG. 1a shows a longitudinal sectional view along the line A-A (see FIG. 1b) of a first preferred embodiment of the
Выполненный здесь как двухступенчатая планетарная передача PI, предлагаемый изобретением приводной узел 1 содержит центральную солнечную шестерню 17 и несколько сателлитов 4, прилегающих к не показанным здесь внешним зубьям солнечной шестерни 17. Указанная солнечная шестерня 17 охватывается прилегающими сателлитами 4, причем сателлиты 4 установлены внутри планетарной передачи PI концентрично солнечной шестерне 17 и центральной оси z. При этом сателлит 4 включает в себя нижнее сателлитное колесо 6, верхнее сателлитное колесо 6' и соединяющую сателлитные колеса 6; 6' без возможности проворачивания внутреннюю роторную часть 11 для образования двух ступеней здесь двухступенчатой планетарной передачи PI, а также статорную часть 12.Executed here as a two-stage planetary gear PI, the
Показанный здесь, первый предпочтительный вариант выполнения имеет вал 15, который выполнен из двух частей, включающих в себя опорную стойку 13, а также наружную стойку 14. С помощью наружной стойки 14, соответственно, вала 15 может приводиться в действие, например, несущий винт летательного аппарата с несущим винтом или гребной винт или т.п. Предлагаемый изобретением приводной узел 1, приводящий в действие вал 15, может применяться в самых различных областях техники. Другими словами, эта передача, соответственно, планетарная передача PI предлагаемого изобретением приводного узла может также рассматриваться как передача 30 с преобразованием крутящего момента.Shown here, the first preferred embodiment has a
На уровне, соответственно, на одной и той же аксиальной позиции верхних сателлитных колес 6' расположено зубчатое кольцо 19, вращающееся вокруг центральной оси z. Это зубчатое кольцо 19 охватывает все верхние сателлитные колеса 6', может приводиться в действие за счет вращения верхних сателлитных колес 6' и, тем самым, вращаться вокруг центральной оси z. На зубчатом кольце 19 расположены не показанные здесь внутренние зубья, которые входят в зацепление с не показанными здесь внешними зубьями 5 верхних сателлитных колес 6' (если они выполнены, как показано на Фиг.1а, в двухступенчатой форме).At the level, respectively, at the same axial position of the
Механическое кинематическое взаимодействие между верхними сателлитными колесами 6' и вращающейся вокруг центральной оси z наружной стойкой 14 имеется для приведения в действие этой наружной стойки 14 указанного вала 15.The mechanical kinematic interaction between the
В данном, первом предпочтительном варианте выполнения это механическое взаимодействие реализуется за счет соединенного без возможности проворачивания с наружной стойкой валом 14 поводка 20 зубчатого кольца. Другими словами, поводок 20 зубчатого кольца, который расположен также на зубчатом кольце 19, работает как передающее силу устройство, при помощи которого вращение зубчатого кольца 19 может передаваться на вращаемую наружную стойку 14.In this, the first preferred embodiment, this mechanical interaction is implemented by connected without the possibility of rotation with the
Как можно видеть на Фиг.1а, в по меньшей мере один сателлит 4 интегрирован первый электрический привод 2, здесь это, в частности, электрический синхронный двигатель 10 с внутренней роторной частью 11, для образования первого приводного узла 1, так что вал 15 может приводиться во вращение посредством первого привода 2. Работающая в качестве статора синхронного двигателя 10, здесь по существу кольцеобразная и снабженная обмотками W статорная часть 12 здесь помещена в водило 5 планетарной передачи и жестко соединена с водилом 5 планетарной передачи. Работающая как ротор синхронного двигателя 10, стержнеобразная внутренняя роторная часть 11 соединена без возможности проворачивания с верхними и нижними сателлитными колесами 6; 6'. Сателлит 4 при помощи водила 5 внутри планетарной передачи PI взаимодействует с солнечной шестерней 17 и вращающимся валом 15, и здесь удерживается стационарно.As can be seen in FIG. 1a, a first
В показанном на Фиг.1а электрическом синхронном двигателе 10 силовое воздействие синхронного двигателя 10 возникает в воздушном зазоре, соответственно, в магнитном зазоре M между статорной частью 12 (статором) и внутренней роторной частью 11 (ротором).In the electric
Как видно на Фиг.1а, с приводным зубчатым колесом 24 соединена выполненная как полый вал солнечная шестерня 17, причем эта солнечная шестерня 17 имеет не показанные здесь внешние зубья. Солнечная шестерня 17 и приводное зубчатое колесо 24 установлены на опорной стойке 13 с возможностью вращения вокруг центральной оси z. При помощи солнечной шестерни 17 через нижнее сателлитное колесо 6 может обеспечиваться вращение сателлитного колеса 6' вокруг соответствующей оси P сателлитного колеса.As can be seen in FIG. 1a, a
Приводное зубчатое колесо 24 в свою очередь находится во взаимодействии с по меньшей мере одной приводной ветвью 25 через зубчатое колесо 26 приводной ветви. Предпочтительно здесь эта приводная ветвь 25 находится в механическом взаимодействии с не показанным здесь, еще одним выполненным как термодинамический первичный двигатель приводом TK для образования гибридного привода, соответственно, гибридного варианта, включающего в себя предлагаемый изобретением приводной узел 1.The
Ниже будет рассмотрено в качестве примера применение гибридного варианта, согласно первому предпочтительному варианту выполнения приводного узла 1, для приведения в действие несущего винта летательного аппарата с несущим винтом (причем указанные со второго по пятый предпочтительные варианты выполнения точно так же пригодны для приведения в действие несущего винта летательного аппарата с несущим винтом).Below will be considered as an example the use of a hybrid version, according to the first preferred embodiment of the
При этом указанная передача 30 с преобразованием крутящего момента предлагаемого изобретением приводного узла 1 может рассматриваться здесь как выполненная в виде планетарной передачи PI главная передача, соответственно, передача вертолетного винта летательного аппарата с несущим винтом.In this case, said torque-converting
Вал 15, соответственно, здесь вал винта выполнен из двух частей, включающих в себя опорную стойку 13, а также наружную стойку 14.
Передача вертолетного винта имеет центральное полое пространство. В этом центральном полом пространстве установлена здесь стационарная и не имеющая возможности проворачивания опорная стойка 13. Центральная ось z образует одновременно продольное направление опорной стойки 13 и ось вращения наружной стойки 14.The helicopter propeller transmission has a central hollow space. In this central hollow space, a stationary and
Механическое кинематическое взаимодействие между здесь стационарными и установленными с возможностью вращения вокруг своей оси P сателлитными колесами 6;6' и вращающимся вокруг центральной оси z валом 15, т.е. здесь включающим в себя опорную стоку 13, а также трубчатую наружную стойку 14, охватывающую эту опорную стойку 13, реализуется, за счет того, что указанные стационарные верхние сателлитные колеса 6' охвачены вращающимся вокруг центральной оси z зубчатым кольцом 19 с внутренними зубьями, и это зубчатое кольцо 19 вращается так, что наружная стойка 14 указанного вала 15 может приводиться во вращение при помощи закрепленного на зубчатом кольце 19 и на наружной стойке 14 поводка 20 зубчатого кольца.Mechanical kinematic interaction between here stationary and mounted with the possibility of rotation around its axis
Как видно на Фиг.1а, в по меньшей мере один сателлит 4 интегрирован первый, электрический привод 2, здесь, в частности, электрический синхронный двигатель 10 с внутренней роторной частью 11, для образования первого приводного узла 1, так что наружная стойка 14 вала 15 может приводиться во вращение посредством первого привода 2. Работающая как статор синхронного двигателя 10 статорная часть 12 здесь помещена в водило 5 планетарной передачи и жестко соединена с водилом планетарной передачи, тогда как работающая как ротор синхронного двигателя 10 стержнеобразная внутренняя роторная часть 11 соединена без возможности проворачивания с верхними и нижними сателлитными колесами 6; 6'.As can be seen in FIG. 1a, at least one
Показанный на Фиг.1а-1d, пригодный для летательного аппарата с несущим винтом соответственно, вертолета первый предпочтительный вариант выполнения предлагаемого изобретением приводного узла 1 в рамках этого применения имеет преимущества, в частности, в отношении безопасности. В чрезвычайной ситуации в виде выхода из строя одного привода такого многомоторного вертолета этот вертолет должен иметь возможность оставаться на мощности от других оставшихся двигателей на заданный промежуток времени, чтобы перевести этот вертолет в безопасный режим полета и отреагировать на выход двигателя из строя.The first preferred embodiment of the
Предпочтительно в показанном на Фиг.1а первом предпочтительном варианте выполнения указанная приводная ветвь 25 тоже находится в механическом взаимодействии с не показанным здесь, другим приводом TK, выполненным как термодинамический первичный двигатель, для образования гибридного привода. При этом наряду со вторым приводом TK, выполненным как термодинамический первичный двигатель, первый, здесь электрический, привод 2, а также соответствующий источник электрической энергии могут совершать дополнительную механическую работу. Такие вертолеты с гибридным приводом предпочтительно предлагают дополнительное преимущество по безопасности по сравнению с двухмоторными вертолетами, имеющими снабжение только ископаемым топливом, так как, например, при выходе из строя системы снабжения ископаемым топливом они могут переключаться на дополнительное электропитание.Preferably, in the first preferred embodiment shown in FIG. 1a, said
За счет интеграции первого привода 2, в частности, электрического синхронного двигателя, в сателлиты 4 получается исключительно компактный гибридный привод для двухмоторного вертолета (например, в смысле вертолета отличающегося типа).By integrating the
Как можно видеть на Фиг.1а, опорная стойка выполнена здесь как полое тело, так что конструктивные части, такие как тяги системы управления для размещения расположенного над устройством соединения лопастей винта автомата перекоса и/или прокладки кабелей, могут располагаться проходя насквозь в направлении центральной оси z сквозь опорную стойку 13 и наружную стойку 14. Например, и здесь тоже питающие электрические линии для электропитания могут быть размещены на вращающейся системе, например, антиобледенительные устройства для лопастей винта, лампы в лопастях винта или электрические исполнительные механизмы для электродистанционной системы управления.As can be seen in Fig. 1a, the support leg is designed here as a hollow body, so that structural parts, such as control rods for accommodating the swashplate located above the blade coupling device and/or cable management, can be located passing through in the direction of the central axis z through the
Начиная с этого момента и далее одинаковые ссылочные позиции на чертежах относятся к одинаковым компонентам.From this point onwards, like reference numerals in the drawings refer to like components.
На Фиг.1b показан вид сверху первого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла 1 с установленным корпусом G передачи.1b shows a plan view of a first preferred embodiment of the
На Фиг.1c показан вид в перспективе первого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла 1 без корпуса, соответственно, с удаленным корпусом. Показанный на Фиг.1c первый предпочтительный вариант выполнения здесь в качестве примера имеет четыре сателлита 4.FIG. 1c shows a perspective view of a first preferred embodiment of the
На Фиг.1d показан вид в перспективе первого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла 1 с корпусом G. При этом приводной узел 1 содержит управляющий блок ST, который выполнен так, чтобы синхронизировать друг с другом интегрированные в сателлиты 4 первые приводы 2. Эта синхронизация интегрированных в сателлиты 4 первых приводов 2 точнее показана на Фиг.6.FIG. 1d shows a perspective view of a first preferred embodiment of the
Далее, эти интегрированные в сателлиты приводы 2 могут быть выполнены с возможностью отсоединяться друг от друга механически, электрически или гидравлически при помощи не показанной здесь, походящей муфты, чтобы предотвратить возможную блокировку передачи из-за некорректной работы одного или нескольких приводов.Further, these planet-integrated
Далее, согласно Фиг.1d, указанный приводной узел 1 содержит источник электрической энергии, в частности, показанную здесь аккумуляторную батарею BS, и причем первый привод 2 здесь в форме электрического привода указанного гибридного привода в связанном без возможности проворачивания состоянии между первым, здесь электрическим, приводом 2 и вторым приводом TK, выполненным как термодинамический первичный двигатель. Во время работы второго привода TK первый, здесь электрический, привод 2 может работать как генератор и обеспечивать дополнительную рекуперацию (выработку) энергии для аккумуляторной батареи BS.Further, according to Fig. 1d, said
Предпочтительно в первом, в частности, электрическом, приводе 2, в частности, в электрическом синхронном двигателе с внутренней роторной частью 11 предусмотрен выпрямитель, в частности, в форме запирающего диода, благодаря чему в нерабочем режиме электрического привода аккумуляторная батарея BS может заряжаться.Preferably, in the first, in particular electric,
Кроме того, управляющий блок ST может быть снабжен, далее, логической схемой, которая делает возможной автоматическую смену режима между выработкой крутящего момента для приведения в действие несущего винта и дополнительной рекуперацией энергии для аккумуляторной батареи BS.In addition, the control unit ST may be further provided with a logic circuit that enables automatic mode changeover between torque generation for driving the main rotor and additional energy recovery for the storage battery BS.
Показанный на Фиг.1а-1d первый предпочтительный вариант выполнения, другими словами, гибридный вариант включает в себя предлагаемый изобретением приводной узел 1. За счет выполнения планетарной передачи PI двухступенчатой предпочтительно может устанавливаться оптимальное высокое передаточное отношение, тогда как одновременно обеспечиваются преимущества гибридного привода (например, преимущества по безопасности при применении в летательном аппарате с несущим винтом).The first preferred embodiment shown in FIGS. 1a-1d, in other words the hybrid variant, includes the
Согласно одной предпочтительной модификации данного изобретения эта планетарная передача может быть выполнена также более, чем двухступенчатой, например, трехступенчатой и т.п.According to one preferred modification of the present invention, this planetary gear can also be made more than two-stage, for example, three-stage, etc.
На Фиг.2a показан вид в продольном разрезе по линии A-A (см. Фиг. 2b) второго предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла 1 с двухступенчатой планетарной передачей PI в качестве гибридного варианта с расположенным внутри зубчатым кольцом 18 с внешними зубьями.Fig. 2a shows a longitudinal sectional view along the line A-A (see Fig. 2b) of a second preferred embodiment of the
Выполненный здесь как двухступенчатая планетарная передача PI предлагаемый изобретением приводной узел 1 содержит центральную солнечную шестерню 17 и несколько сателлитов 4, прилегающих к не показанным здесь внешним зубьям солнечной шестерни 17 и охватывающих солнечную шестерню 17, причем сателлиты 4 расположены внутри планетарной передачи PI концентрично солнечной шестерне 17 и центральной оси z.Executed here as a two-stage planetary gear PI, the
Как показано на Фиг.2a, расположенное внутри, снабженное внешними зубьями, а также соединенное с наружной стойкой 14 без возможности проворачивания зубчатое кольцо 18 здесь охватывается верхними сателлитными колесами 6' и точно так же может приводиться в действие за счет вращения верхних сателлитных колес 6', и тем самым, может вращаться вокруг центральной оси z и приводиться во вращение вместе с наружной стойкой 14. На зубчатом кольце 18 имеются не показанные здесь внешние зубья, которые входят в зацепление с не показанными здесь внешними зубьями верхних сателлитных колес 6'.As shown in Fig.2a, located inside, provided with external teeth, and also connected to the
На Фиг.2b показан вид сверху второго предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла 1 с установленным корпусом G передачи.FIG. 2b shows a plan view of a second preferred embodiment of the
На Фиг.2c показан вид в перспективе второго предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла без корпуса передачи.Fig. 2c shows a perspective view of a second preferred embodiment of the drive unit according to the invention without a transmission housing.
На Фиг.2d показан вид в перспективе второго предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с корпусом G передачи.Fig. 2d shows a perspective view of a second preferred embodiment of the drive unit according to the invention with a transmission housing G.
На Фиг.3a показан вид в продольном разрезе по линии A-A (см. Фиг. 3b) третьего предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла 1 с одноступенчатой планетарной передачей PI, например, для приведения в действие показанного здесь несущего винта летательного аппарата с несущим винтом.Fig. 3a shows a longitudinal sectional view along the line A-A (see Fig. 3b) of a third preferred embodiment of the
Как можно увидеть на Фиг.3a, в показанном здесь третьем предпочтительном варианте выполнения отказываются от солнечной шестерни (как и в показанном на Фиг.4a-4d четвертом и, соответственно, в показанном на Фиг.5a-5d пятом предпочтительных вариантах выполнения), что соответствует, тем самым, передаче, сходной с планетарной передачей PI. Этот возможный отказ от солнечной шестерни дает преимущество в снижении веса, а также в уменьшении сложности конструкции.As can be seen in FIG. 3a, the third preferred embodiment shown here omits the sun gear (as in the fourth preferred embodiment shown in FIGS. 4a-4d and respectively in the fifth preferred embodiment shown in FIGS. 5a-5d), which therefore corresponds to a gear similar to the PI planetary gear. This possible elimination of the sun gear has the advantage of reducing weight as well as reducing design complexity.
Применение такой одноступенчатой планетарной передачи PI обладает тем преимуществом, что в показанном здесь третьем предпочтительном варианте выполнения не требуется размещать никакого внешнего корпуса G передачи, проходящего по двум ступеням, и за счет этого интегрированный в сателлит 4 первый, здесь выполненный как электрический синхронный двигатель 10 с внутренней роторной частью 11 привод 2 может лучше охлаждаться. В частности, вплоть до определенной мощности тепловые потери могут быть достаточно малыми, чтобы исключить контур жидкостного охлаждения, и поэтому не требуется никакого жидкостного охлаждения, т.е. имеющееся воздушное охлаждение с помощью окружающего воздуха вокруг сателлитов 4 уже вызывает достаточное охлаждение. Кроме того, оказалось, что при модульной конструкции электрического привода на несколько ступеней с низкой электрической мощностью указанная мощность без необходимого жидкостного охлаждения выше, чем при единственном, электрическом приводе.The use of such a single-stage planetary gear PI has the advantage that, in the third preferred embodiment shown here, it is not necessary to accommodate any outer gear housing G extending over two stages, and thereby integrated into the
На Фиг.3b показан вид сверху третьего предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с установленным корпусом G передачи.3b shows a top view of a third preferred embodiment of the drive unit according to the invention with the transmission housing G installed.
На Фиг.3c показан вид в перспективе третьего предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла 1 без корпуса, соответственно, с удаленным корпусом. Показанный здесь третий предпочтительный вариант выполнения в качестве примера имеет шесть сателлитов 4.FIG. 3c shows a perspective view of a third preferred embodiment of the
На Фиг.3d показан вид в перспективе третьего предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла 1 с корпусом G передачи.Fig. 3d shows a perspective view of a third preferred embodiment of the
На Фиг.3a-3d, относящихся к третьему предпочтительному варианту выполнения с одноступенчатой планетарной передачей PI, показан полностью электрический вариант предлагаемого изобретением приводного узла 1, причем точно так же возможен и гибридный вариант, включающий в себя выполненный как одноступенчатая планетарная передача PI приводной узел 1. Под одноступенчатой планетарной передачей PI понимается, что сателлиты 4 включают в себя только верхнее сателлитное колесо 6' и, тем самым, имеют лишь одну ступень.Figures 3a-3d, referring to the third preferred embodiment with a single-stage PI planetary gear, show an all-electric version of the
В принципе возможен к тому же еще более простой вариант выполнения предлагаемого изобретением привода, причем крутящий момент может передаваться не через зубчатое кольцо 19 с внутренними зубьями, а через зубчатое кольцо 18, снабженное внешними зубьями (см. Фиг.2a-2d, соответственно, Фиг.4a-4d).In principle, an even simpler embodiment of the drive according to the invention is also possible, whereby the torque can be transmitted not through the
На Фиг.4a показан вид в продольном разрезе четвертого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла 1 с одноступенчатой планетарной передачей в качестве варианта полностью электрического привода, а также с расположенным внутри зубчатым кольцом, снабженным внешними зубьями, в частности, для приведения в действие несущего винта летательного аппарата с несущим винтом.4a shows a longitudinal sectional view of a fourth preferred embodiment of the
Как показано на Фиг.4a, здесь зубчатое кольцо 18, расположенное внутри и снабженное внешними зубьями, а также соединенное с наружной стойкой 14 без возможности проворачивания, охвачено верхними сателлитными колесами 6' и может приводиться в действие тоже за счет вращения этих верхних сателлитных колес 6' и вращаться вместе с наружной стойкой 14 вокруг центральной оси z.As shown in Fig.4a, here the
На Фиг.4b показан вид сверху четвертого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с установленным корпусом G передачи.4b shows a top view of a fourth preferred embodiment of the drive unit according to the invention with the transmission housing G installed.
На Фиг.4c показан вид в перспективе четвертого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла без корпуса передачи.Fig. 4c shows a perspective view of a fourth preferred embodiment of the drive unit according to the invention without a transmission housing.
На Фиг.4d показан вид в перспективе четвертого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла с корпусом G передачи.4d shows a perspective view of a fourth preferred embodiment of the drive unit according to the invention with a transmission housing G.
На Фиг.5a показан вид в продольном разрезе по линии A-A (см. Фиг.5b) пятого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла 1 с одноступенчатой планетарной передачей PI в качестве варианта полностью электрического привода, а также в качестве варианта с внешним ротором.Fig. 5a shows a longitudinal sectional view along the line A-A (see Fig. 5b) of a fifth preferred embodiment of the
Как можно видеть на Фиг.5a, в по меньшей мере один сателлит 4 интегрирован первый, здесь электрический привод 2, здесь, в частности, электрический синхронный двигатель 10 с внешней роторной частью 16 для образования первого приводного узла 1.As can be seen in Fig. 5a, at least one
Работающая как статор синхронного двигателя 10, здесь, по существу, кольцевая и снабженная обмотками W неподвижная статорная часть 12 размещена здесь в стержнеобразном элементе S и жестко соединена с этим стержнеобразным элементом S, тогда как работающая здесь как ротор синхронного двигателя 10, внешняя роторная часть 16 электрического синхронного двигателя соединена здесь без возможности проворачивания с сателлитным колесом 6. Сателлитное колесо 6 и внешняя роторная часть 16 электрического синхронного двигателя 10 лежат здесь в одной и той же плоскости, соответственно, в одной и той же аксиальной позиции и образую по существу единый блок.Working as a stator of the
Как можно видеть на Фиг.5a, здесь стационарные сателлитные колеса 6' сателлитов 4, с одной стороны, охватываются вращающимся вокруг центральной оси z зубчатым кольцом 19 с внутренними зубьями, а, с другой стороны, расположенное внутри, снабженное внешними зубьями зубчатое кольцо 18 охвачено сателлитными колесами 6', причем с помощью зубчатого кольца 19 с внутренними зубьями может приводиться во вращение не показанная здесь наружная стойка 14 (см. Фиг.5b), а с помощью расположенного внутри, снабженного внешними зубьями зубчатого кольца 18 может приводиться во вращение другой, здесь не показанный, центральный приводной вал (см. Фиг. 5b). Другими словами, согласно пятому предпочтительному варианту выполнения два вала могут приводиться во вращение с различными передаточными отношениями. Кроме того, на Фиг.5a указано, что в случае одного здесь тоже возможного выполнения гибридного варианта указанное снабженное внешними зубьями зубчатое кольцо 18 может работать как солнечная шестерня 17.As can be seen in FIG. 5a, here the
На Фиг.5b показан вид сверху пятого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла 1 с установленным корпусом G передачи, а также в кинематическом взаимодействии с наружной стойкой 14, соответственно, с центральным приводным валом 27. Как можно видеть на Фиг.5b, зубчатое кольцо 19 с внутренними зубьями может через множество соединительных элементов V находиться в кинематическом взаимодействии с наружной стойкой 14, соответственно, с валом 15. Альтернативно или дополнительно снабженное внешними зубьями зубчатое кольцо 18, соответственно, солнечная шестерня 17 через множество соединительных элементов V может находиться в кинематическом взаимодействии с центральным приводным валом 27, в частности, в качестве варианта выполнения гибридного привода.FIG. 5b shows a plan view of a fifth preferred embodiment of the
Далее, на Фиг.5b показано, что в случае выполнения привода в негибридном варианте, соответственно, в полностью электрическом варианте в смысле другой предпочтительной модификации расположенное внутри зубчатое кольцо 18, снабженное внешними зубьями, может находиться в кинематическом взаимодействии с наружной стойкой.Further, in Fig. 5b it is shown that in the case of a non-hybrid or all-electric drive, in the sense of another preferred modification, the
На Фиг.5c показан вид в перспективе пятого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла 1 без корпуса передачи, центрального приводного вала и наружной стойки. Как показано на Фиг.5c, водило 5 планетарной передачи через консоли 9 здесь без возможности проворачивания и стационарно соединено с работающим как опорная стойка 13 донным элементом B. Кроме того, здесь опорная стойка 13 содержит расположенный по центру, коаксиально центральной оси z трубчатый элемент R для другого вала, закрепленного на зубчатом кольце 18.Fig. 5c shows a perspective view of a fifth preferred embodiment of the
Кроме того, на Фиг.5c можно видеть, что здесь водило 5 планетарной передачи выполнено как единственная сплошная, по существу, кольцевая конструктивная деталь, в которой стационарно удерживаются сателлиты 4.In addition, in Fig.5c it can be seen that here the
На Фиг.5d показан вид в перспективе пятого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого изобретением приводного узла 1 с корпусом G передачи, однако, без центрального приводного вала и без наружной стойки. Как видно на Фиг.5d, здесь консоли 9 одновременно служат для закрепления корпуса G передачи.FIG. 5d shows a perspective view of a fifth preferred embodiment of the
Показанный на Фиг.5a-5d пятый предпочтительный вариант выполнения предлагаемого изобретением приводного узла 1 имеет особенно компактную конструкцию, при которой размещаемая, вращающаяся наружная стойка 14 может быть выполнена укороченной на снабженное внешними зубьями зубчатое кольцо 18 или на снабженное внутренними зубьями зубчатое кольцо 19 таким образом, что она может быть помещена по существу на той же аксиальной позиции, что и сателлиты 4. В случае применения для летательного аппарата с несущим винтом приводной узел 1 в принципе мог бы быть размещен прямо в плоскости винта.The fifth preferred embodiment of the
На Фиг.6 показана функциональная блок-схема управления приводной мощностью интегрированных в сателлиты P первых приводов 2.6 shows a functional block diagram of the drive power control of the
Как показано в качестве примера на Фиг.1d, Фиг.2d, Фиг.3d, Фиг.4d и Фиг.5d, указанный приводной узел 1 содержит управляющий блок ST, который выполнен таким образом, что можно эксплуатировать друг с другом и синхронизировать друг с другом интегрированные в сателлиты P первые приводы 2.As shown by way of example in Fig. 1d, Fig. 2d, Fig. 3d, Fig. 4d and Fig. 5d, said
В смысле данного изобретения это управление реализовано как стандартное управление для электрических синхронных двигателей 10 с логической схемой управления и блоком силовой электроники LEE (здесь называется также «инвертором»). Эта логическая схема управления (здесь обозначается также как «контроллер двигателя») производит соответствующие сигналы, которые управляют инвертором, который затем возбуждает соответствующие обмотки электрического синхронного двигателя 10, чтобы обеспечить непрерывное вращение с заданной частотой и крутящим моментом. Синхронизация электрических синхронных двигателей 10 возможна за счет определения позиции и скорости вращения якоря, и для каждого электрического синхронного двигателя 10 индивидуально путем вычисления управляющих сигналов.In the sense of the present invention, this control is implemented as a standard control for electric
Перечень ссылочных позицийList of reference positions
1 приводной узел1 drive unit
2 первый привод2 first drive
4 сателлит4 satellite
5 водило планетарной передачи5 planet carrier
6; 6' нижнее/верхнее сателлитное колесо6; 6' lower/upper satellite wheel
7 электрические питающие линии7 electrical supply lines
9 консоли (для закрепления водила 5 планетарной передачи на корпусе G передачи)9 consoles (for fixing
10 электрический синхронный двигатель10 electric synchronous motor
11 внутренняя роторная часть (электрического синхронного двигателя)11 internal rotor part (electric synchronous motor)
12 статорная часть12 stator part
13 опорная стойка 13 support post
14 наружная стойка 14 outdoor rack
15 вал15 shaft
16 внешняя роторная часть (электрического синхронного двигателя)16 external rotor part (electric synchronous motor)
17 солнечная шестерня 17 sun gear
18 (расположенное внутри, снабженное внешними зубьями) зубчатое кольцо18 (located inside, equipped with external teeth) toothed ring
19 (расположенное снаружи, снабженное внутренними зубьями) зубчатое кольцо19 (located outside, equipped with internal teeth) toothed ring
20 поводок зубчатого кольца20 gear ring leash
24 центральное приводное зубчатое колесо24 central drive gear
25 приводная ветвь25 drive branch
26 зубчатое колесо приводной ветви26 gear drive branch
27 центральный приводной вал27 central drive shaft
30 редуктор с преобразованием крутящего момента30 torque converter gearbox
B донный элементB bottom element
BS аккумуляторная батареяBS battery
G корпус передачи G transmission housing
M магнитный зазорM magnetic gap
P ось сателлитного колесаP axle of satellite wheel
PI планетарная передача PI planetary gear
R трубчатый элементR tubular element
S стержнеобразный элементS rod element
ST управляющий блокST control unit
TK второй привод, выполненный как термодинамический первичный двигательTK second drive designed as a thermodynamic prime mover
V соединительные элементыV connectors
W обмотки (статорной части)W winding (stator part)
Claims (16)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH00154/19 | 2019-02-07 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021126110A RU2021126110A (en) | 2023-03-07 |
RU2802265C2 true RU2802265C2 (en) | 2023-08-24 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2478849C2 (en) * | 2011-05-27 | 2013-04-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Electric drive with three-stage planetary reduction gear |
RU2547938C2 (en) * | 2010-07-30 | 2015-04-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | Aircraft electrical drive (versions) |
CN108082499A (en) * | 2018-01-29 | 2018-05-29 | 吉林大学 | Planetary hybrid power helicopter dynamic coupling system and driving method |
CN108215765A (en) * | 2018-01-15 | 2018-06-29 | 重庆交通大学 | For the electromechanical magnetic coupling drive axle of differential cascade of hybrid vehicle |
CN108773263A (en) * | 2018-07-04 | 2018-11-09 | 中国汽车技术研究中心有限公司 | A kind of novel automobile hybrid power system |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2547938C2 (en) * | 2010-07-30 | 2015-04-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | Aircraft electrical drive (versions) |
RU2478849C2 (en) * | 2011-05-27 | 2013-04-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Electric drive with three-stage planetary reduction gear |
CN108215765A (en) * | 2018-01-15 | 2018-06-29 | 重庆交通大学 | For the electromechanical magnetic coupling drive axle of differential cascade of hybrid vehicle |
CN108082499A (en) * | 2018-01-29 | 2018-05-29 | 吉林大学 | Planetary hybrid power helicopter dynamic coupling system and driving method |
CN108773263A (en) * | 2018-07-04 | 2018-11-09 | 中国汽车技术研究中心有限公司 | A kind of novel automobile hybrid power system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10717543B2 (en) | Apparatus and methods for powering an electrical device associated with an aircraft rotor | |
CA2963776C (en) | Hybrid gas-electric turbine engine | |
US8727271B2 (en) | Aircraft using turbo-electric hybrid propulsion system | |
AU2018357230B2 (en) | Vertical take-off and landing aircraft and transformation gear sets for same | |
CN113710575B (en) | Drive, in particular for a main rotor of a rotorcraft | |
CN112351938B (en) | Rotorcraft with an electromotive drive for driving the main rotor and/or the tail rotor of the rotorcraft | |
RU2802265C2 (en) | Drive, in particular for the main rotor of an aircraft with a main rotor | |
CN114026313A (en) | Turbomachine comprising an electric machine having a starter-generator function and method for controlling the speed of such an electric machine | |
RU2733306C1 (en) | Screw for aircraft capable of hovering | |
RU2786031C2 (en) | Aircraft with main rotor with electric drive for actuation of main rotor and/or tail rotor of this aircraft with main rotor | |
US20210285521A1 (en) | Star gear torquer | |
EP4023477B1 (en) | Parallel hybrid power plant with hollow motor | |
KR20240173561A (en) | Power split apparatus | |
CN118977855A (en) | Rotorcraft with an electromotive drive for driving the main rotor and/or the tail rotor of the rotorcraft | |
RU2021101336A (en) | AIRCRAFT WITH ELECTRICLY POWERED MAIL ROTOR FOR DRIVING THE MAINS ROTOR AND/OR TAIL ROTOR OF THIS AIRCRAFT WITH ROTOR ROTOR |