CN208203623U - 飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶 - Google Patents

Abstract

飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶，包括涵道筒架和至少一组反向旋转的无轴风扇或无轴桨叶，所述无轴风扇或无轴桨叶安装在涵道筒架内，形成无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶。本实用新型结构简单，且便于安装使用，适用于目前以日渐广泛应用的飞行器使用，尤其适用于需要低噪音、高升力或推力且扭矩自平衡的载人飞行器。

Description

飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶

技术领域

本实用新型涉及飞行器动力技术领域，具体涉及一种飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶。

背景技术

今天，桨叶或涵道风扇已广泛应用于各类飞行器，为了提升叶片升力或降低噪音等，各种形式的涵道风扇或桨叶等作为飞行器动力的设计方案层出不穷。但因公知的涵道风扇或桨叶都是通过中心轴驱动轮毂带动叶片旋转的方式进行工作，现有的有轴涵道风扇或桨叶存在以下不足：一是，轮毂的存在占据了较大的空气流通空间，阻碍气流的流动，为了保证风机工作时具有足够的流通面积，通常设计采用加大叶片外径的方式，但叶片外径的增大造成叶尖线速度的增加，会导致噪声的增大，而且在气动作用下叶尖处容易变形导致效率降低；二是，传统风扇轮毂与叶片的连接处常常存在边界层分离和二次流，影响了能量的转换效果，同时降低了叶片作功效率；三是，为了防止叶片叶尖与涵道风筒发生剐蹭，两者之间通常会留有间隙，即叶顶间隙，运行时，叶片压力面的高压气体会绕过叶顶间隙流入叶片吸力面，这样不仅产生了流量的泄漏，造成容积损失，而且破坏了流场的稳定性，最终导致整机效率的降低。

为了解决上述问题，科学工作者进行了大量的技术创新和改进，尤其在风机的设计上，如申请号为201710914763.0的中国专利申请公开了一种齿轮齿条驱动式无轴风机，其技术方案为通过电机带动齿轮齿条，由齿轮齿条从轮缘处驱动滑动摩擦的转子部件旋转，虽然减少了中心轴和轮毂，但该风机的机构设计上需要单独加设复杂且维修困难的润滑装置，同时其电机和风机的相对安装位置不便使用且体积较大，该技术方案虽为风机的设计提供了一种新方案，但只是一种无轴风机的技术方案，其结构特征决定了其不能作为飞行器的涵道风扇或桨叶；申请号为201220325785.6的中国专利申请公开了一种无轴风扇，其包括扇框、定子构件、转子构件及导向组件，其定子构件置于扇框内，转子构件沿导向组件由定子构件的磁环推动，其主要用于计算机散热，为一种散热用微型风扇装置，不适应在飞行器用涵道风扇，同时还存在如下不足，一是，仅适用于计算机等箱体内用，无防水性能，不能适应飞行器运行的环境，第二，其无法实现扭矩自平衡，第三，其框架结构不利于噪音的控制。

至今，尚未有飞行器用无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶，更未见可扭矩自平衡、低噪音、高升力或推力且结构简单，安装使用方便的、适用于飞行器使用的无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，为了克服现有技术的不足，提供一种结构简单、便于安装使用，低噪音、高升力或推力且扭矩自平衡的高效率的飞行器用无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶，包括涵道筒架和至少一组反向旋转的无轴风扇或无轴桨叶，所述无轴风扇或无轴桨叶安装在涵道筒架内，形成无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶。

进一步，所述无轴风扇或无轴桨叶包括定子部件和转子部件，所述定子部件安装在涵道筒架上，所述转子部件通过轴承或导轨与涵道筒架连接；所述定子部件包括安装在涵道筒架内的电枢和固定在涵道筒架上的控制器，所述电枢与控制器以电连接，通过控制器控制可在通电时形成交替的磁场推动转子部件旋转；所述转子部件包括转轮架、永磁体、叶片或桨叶，所述永磁体固定在转轮架外壁，所述叶片或桨叶固定在转轮架内壁。

进一步，所述转轮架为筒形或环形结构。

进一步，所述转轮架外壁设有间隔均布的永磁体固定槽，用于固定永磁体，所述转轮架内壁设有间隔均布的凹状结构，用于安装叶片或桨叶，所述叶片或桨叶可通过连接件与转轮架凹状结构连接，同时保证转轮架内壁和相连内壁的平顺，减少风阻和扰动紊流。

进一步，所述涵道筒架包括涵道架和环形端盖，所述涵道架为无轴风扇或无轴桨叶的安装支架，所述环形端盖与涵道架端部通过连接件连接，用于固定无轴风扇或无轴桨叶，防止其轴向滑动。

进一步，所述无轴风扇或无轴桨叶的转轮架的两端分别通过轴承与涵道架和环形端盖连接。

进一步，所述无轴风扇或无轴桨叶的转轮架的端部通过轴承与相邻转轮体端部连接，并通过轴承与环形端盖连接。

进一步，所述转轮架和环形端盖上设有固定轴承的轴承座，用于卡接轴承并将转子部件固定在涵道中心。

进一步，还设有电源装置，所述电源装置为电枢通过控制器提供电能，产生交替的励磁磁场，用于驱动转子部件旋转。

进一步，还设有摆动装置，所述摆动装置与涵道架连接，可通过旋转摆动装置，调节飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴桨叶的升力方向，实现飞行器飞行方向的控制。

进一步，所述涵道筒架的进出口还设有导风机构，所述导风机构固定在环形端盖上，且呈喇叭形扩大，加大进风面积和散风面积，进一步提高升力，提高飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴桨叶效能。

本实用新型的飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴桨叶以电源装置为固定在涵道筒架上的定子部件的电枢供电，并通过控制器控制产生交替磁场，驱动通过轴承固定的带永磁体的转子部件上的转轮体旋转，带动固定在转轮体上叶片旋转，产生升力，并以反向旋转的一组二个无轴风扇或无轴桨叶，抵消单个无轴风扇飞行时的旋转的反作用扭力，同时提供单向持续喷射式的风流，提供高升力或推力，结构简单、实用且极大的降低噪音。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型采用电源装置直接供电并以电磁力驱动反向旋转的两个以边缘固定的叶片的无轴风扇，反向旋转不仅可抵消单个无轴风扇单向旋转的反作用力达到扭矩自平衡，而且提供沿涵道中心方向喷射式的风流，提供高升力或推力。

2.无轴风扇以轮缘固定的叶片/桨叶，可极大的降低叶片叶尖转速，可大幅降低气动噪音，并减少叶尖形变提高效率。

3.减少传统的轮毂，可极大的提升流体可作功面积，同时减少流体流动阻力，使流体更加均匀的流动，在抑制噪音源的同时以涵道隔音，可极大的降低飞行器的噪声等级。

4.结构简单，且便于安装使用，适用于目前以日渐广泛应用的飞行器使用，尤其适用于需要低噪音、高升力或推力且扭矩自平衡的载人飞行器。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本实用新型实施例2的结构示意图；

图中：1-涵道筒架，101-涵道架，102-环形端盖，2-无轴风扇，21-定子部件，22-转子部件，211-电枢，212-控制器，221-转轮架，222-永磁体，223-叶片，3-摆动装置，4-导风机构。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

参照图1和图2，一种飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇，包括涵道筒架1和一组反向旋转的无轴风扇2，所述无轴风扇2安装在涵道筒架1内，形成无轴涵道风扇。所述一组反向旋转的无轴风扇2包括二个转向相反的无轴风扇。

所述每个无轴风扇2包括定子部件21和转子部件22，所述定子部件21安装在涵道筒架1上，所述转子部件22通过轴承与涵道筒架1连接；所述定子部件21包括安装在涵道筒架内的电枢211和固定在涵道筒架上的控制器212，所述电枢211与控制器212以电连接；通过控制器212控制可在通电时形成交替的磁场推动转子部件22旋转；所述转子部件22包括转轮架221、永磁体222和叶片223，所述永磁体222固定在转轮架221外壁，所述叶片223固定在转轮架221内壁。所述转轮架221为筒形结构。所述转轮架221外壁设有间隔均布的永磁体固定槽，用于固定永磁体222，所述转轮架221内壁设有间隔均布的凹状结构，用于安装叶片223，所述叶片223可通过螺栓与转轮架221凹状结构连接，同时保证转轮架221内壁和相连内壁的平顺，减少风阻和扰动紊流。

所述涵道筒架1包括涵道架101和环形端盖102，所述涵道架1为无轴风扇2的安装支架，所述环形端盖102与涵道架101端部通过连接螺栓连接，用于固定无轴风扇2，防止其轴向滑动。

所述无轴风扇2的转轮架221的两端分别通过轴承与涵道架101和环形端盖102连接。

所述转轮架221和环形端盖102上设有固定轴承的轴承座，用于卡接轴承并将转子部件固定在涵道中心。

所述飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇还设有电源装置（图中未示出），为电枢通过控制器提供电能，产生交替的励磁磁场，用于驱动转子部件旋转。

所述飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇还设有摆动装置3，所述摆动装置3与涵道架101连接，可通过旋转摆动装置3，调节飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇的升力方向，实现飞行器飞行方向的控制。

工作过程，以电源装置为固定在涵道筒架1上的定子部件21的电枢211供电，并通过控制器212调节产生交替磁场，驱动通过轴承固定的带永磁体222的转子部件22上的转轮架221旋转，进而带动固定在转轮架221上叶片223旋转，产生升力，并以反向旋转的一组无轴风扇2，抵消单个无轴风扇2飞行时的反作用力，同时提供单向持续喷射式的风流，提供高升力或推力，结构简单、实用且极大的降低噪音。

实施例2

参照图3，一种飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇，与实施例1的主要区别在于：所述无轴风扇2的转轮架221通过轴承与相邻转轮体连接，并通过轴承座卡接。

另外，本实施例所述涵道筒架1的进出口还设有导风机构4，所述导风机构4固定在环形端盖102上，呈喇叭形扩大，加大进风面积和散风面积，进一步提高升力，提高飞行器用无轴涵道风扇效能。

当然，所述反向旋转的无轴风扇2也可设计成两组以上；或者，所述反向旋转的无轴风扇2也可设计成反向旋转的无轴桨叶。

Claims (10)

1.飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶，其特征在于：包括涵道筒架和至少一组反向旋转的无轴风扇或无轴桨叶，所述无轴风扇或无轴桨叶安装在涵道筒架内，形成无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶。

2.根据权利要求1所述的飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶，其特征在于：所述无轴风扇或无轴桨叶包括定子部件和转子部件，所述定子部件安装在涵道筒架上，所述转子部件通过轴承或导轨与涵道筒架连接；所述定子部件包括安装在涵道筒架内的电枢和固定在涵道筒架上的控制器，所述电枢与控制器以电连接，通过控制器控制可在通电时形成交替的磁场推动转子部件旋转；所述转子部件包括转轮架、永磁体、叶片或桨叶，所述永磁体固定在转轮架外壁，所述叶片或桨叶固定在转轮架内壁。

3.根据权利要求2所述的飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶，其特征在于：所述转轮架为筒形或环形结构。

4.根据权利要求2所述的飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶，其特征在于：所述转轮架外壁设有间隔均布的永磁体固定槽，用于固定永磁体，所述转轮架内壁设有间隔均布的凹状结构，用于安装叶片或桨叶，所述叶片或桨叶通过连接件与转轮架凹状结构连接，同时保证转轮架内壁和相连内壁的平顺，减少风阻和扰动紊流。

5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶，其特征在于：所述涵道筒架包括涵道架和环形端盖，所述涵道架为无轴风扇或无轴桨叶的安装支架，所述环形端盖与涵道架端部通过连接件连接。

6.根据权利要求5所述的飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶，其特征在于：所述无轴风扇或无轴桨叶的转轮架的两端分别通过轴承与涵道架和环形端盖连接。

7.根据权利要求5所述的飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶，其特征在于：所述无轴风扇或无轴桨叶的转轮架的端部通过轴承与相邻转轮体端部连接，并通过轴承与环形端盖连接。

8.根据权利要求2-4任一权利要求所述的飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶，其特征在于：还设有电源装置，所述电源装置为电枢通过控制器提供电能，产生交替的励磁磁场，用于驱动转子部件旋转。

9.根据权利要求5所述的飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶，其特征在于：还设有摆动装置，所述摆动装置与涵道架连接，通过旋转摆动装置，调节飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴桨叶的升力方向，实现飞行器飞行方向的控制。

10.根据权利要求5所述的飞行器用电驱扭矩自平衡无轴涵道风扇或无轴涵道桨叶，其特征在于：所述涵道筒架的进出口还设有导风机构，所述导风机构固定在环形端盖上，呈喇叭形扩大。