本发明专利技术涉及直升飞车技术领域，更具体而言，涉及与永磁同步盘式扁线电机融为一体的涵道风扇装置。包括转子系统、定子系统、进/排气控制系统、检测系统、驱动系统和供电系统，定子系统包括电机壳体，电机壳体内壁上下端面分别设置扁线线圈，各端面的扁线线圈串联，转子系统设在定子系统内部，转子系统包括轴流和径流复合的一体化叶片和永磁体，永磁体代替一部分离心风扇叶片且位于外侧，检测系统与电机壳体和供电系统电性连接，驱动系统与扁线线圈和供电系统电性连接，检测系统与驱动系统电性连接。本装置实现转子系统的悬浮和高速旋转，省去轴承机构，减轻重量，降低机械磨损和噪声，延长寿命，降低成本。本发明专利技术主要应用于直升飞车方面。
【技术实现步骤摘要】
与永磁同步盘式扁线电机融为一体的涵道风扇装置
本专利技术涉及直升飞车
，更具体而言，涉及与永磁同步盘式扁线电机融为一体的涵道风扇装置。
技术介绍
随着电气技术的发展，航空业的电气化革命也在如火如荼的进行，电动飞机成为今年来的行业热点，电动飞机聚焦垂直起飞、高能效巡航飞行，但是为了达到垂直起飞目的，需要配置比巡航飞行时重10倍左右的功率，即所谓的“飞行死重”。“飞行死重”大大降低了飞行器的有效载重，成为制约电动飞行器实现垂直起降的制约因素。同时，航空安全作为飞行器技术发展的第一要素，现有的电动飞行器在动力设备发生重大故障时，坠机往往是不可避免的，如何在飞行器动力故障发生时，有效避免坠机问题也是行业发展的关注点。
技术实现思路
为克服上述现有技术中存在的不足，本专利技术提供了与永磁同步盘式扁线电机融为一体的涵道风扇装置，该装置综合运用永磁同步盘式扁线电机、轴流与离心复合风扇、感应磁悬浮、高速陀螺、飞轮储能等技术于一体，研究出一种与永磁同步盘式扁线电机融为一体的涵道风扇装置，可以省去轴承机构，减轻设备重量，降低机械磨损和噪声，提升效率，延长寿命，降低成本。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案为：与永磁同步盘式扁线电机融为一体的涵道风扇装置，包括转子系统、定子系统、进/排气控制系统、检测系统、驱动系统和供电系统，所述定子系统包括扁线线圈、电机壳体和定子圆锥轴，所述电机壳体呈环形桶状结构，所述电机壳体内壁的上下两端面上分别设置多层扁线线圈，各端面上的扁线线圈首尾相连相互串联连接，所述定子圆锥轴通过多个固定片与电机壳体底部固定连接，所述转子系统设置在定子系统内部，所述转子系统包括轴流和径流复合的一体化叶片、锥形连接套和永磁体，所述锥形连接套与定子圆锥轴匹配设置，所述轴流和径流复合的一体化叶片在锥形连接套外侧面周向分布，所述永磁体设置在轴流和径流复合的一体化叶片的外侧，所述永磁体位于上下两组多层扁线线圈中间，所述检测系统与电机壳体和供电系统电性连接，所述驱动系统与扁线线圈和供电系统电性连接，所述检测系统与驱动系统电性连接。所述定子系统还包括扩压腔，所述扩压腔与电机壳体呈相切设置，所述扩压腔与电机壳体连通设置，以对离心压气气体进行扩压导流，所述扩压腔排气口位置设置有离心排气盖板，所述扩压腔排气口外部设置有离心控制电机，所述离心排气盖板一侧通过连接轴与离心控制电机联接。所述轴流和径流复合的一体化叶片沿径向方向从内向外内圈为轴流叶片，外圈为叶片竖直的径流式离心叶片。所述进/排气控制系统包括进气口盖板、直线控制电机、轴流排气导流板和轴流控制电机，所述进气口盖板为圆形薄板结构，进气口盖板设置在电机壳体上端面进气口位置，所述直线控制电机设置在所述定子圆锥轴内部，所述直线控制电机顶端与进气口盖板丝杠连接，直线控制电机用于控制进气口盖板升降进而控制进气口的开关以及进气口大小，所述轴流控制电机在定子圆锥轴内部圆周分布设置，所述轴流排气导流板呈扇形板状结构，轴流排气导流板一侧通过连接轴与轴流控制电机连接，另一侧通过连接轴与电机壳体底部轴连。所述检测系统包括间隙传感器和信号分析控制板，所述间隙传感器设置有多组，所述电机壳体圆柱面内侧沿圆周方向均匀分布多组间隙传感器，所述电机壳体的上端面均匀分布多组间隙传感器，各所述间隙传感器通过线缆与放大电路连接最终接入信号分析控制板，所述信号分析控制板与驱动系统电性连接。所述驱动系统采用变频交流电机驱动器。所述供电系统包括升压器、逆变器。所述扁线线圈呈环形齿状结构，所述扁线线圈共设置有三组，每组扁线线圈交替排布。所述扩压腔呈方形壳体结构，所述离心排气盖板设置为与扩压腔截面匹配的方形板状结构。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：通过将轴流与离心叶片复合，使得叶片同时具有轴流压气与离心压气的功能，将满足同时需求轴流与离心压气的应用场景。将永磁同步盘式扁线转子与叶片相融合的一体化设计，即动力与执行机构一体化设计，摒弃传统的风扇叶片与动力分体设计，极大的优化了结构设计降低设备体积，同时提高了电机散热能力。特殊的转子设计使得风扇具有飞轮储能和陀螺稳定效应，飞轮储能效应一方面利用飞轮储能使得电机具有短时大功率的特点，另一方面使得转子叶片在设备供电故障时，不会立刻停止旋转，提高安全性；陀螺稳定效应一方面利用检测系统可以作为陀螺传感检测转子六自由度姿态，另一方面陀螺稳定使得转子具有一定的抗干扰能力，故此特殊设计的具有飞轮储能和陀螺稳定效应的转子尤其适用于飞行器领域。转子磁悬浮设计使得设备省去轴承机构，减轻设备重量，同时转子高速旋转会自适应寻找到合适的旋转中心，省去了高速旋转体的动不平衡问题，降低了加工难度和生产成本。附图说明图1为本专利技术的转子系统部分轴测图；图2为本专利技术定子系统扁线线圈俯视图；图3为本专利技术定子系统部分轴测图；图4为本专利技术定子系统部分俯视图；图5为本专利技术进/排气控制系统部分轴测图；图6为本专利技术进/排气控制系统部分俯视图；图7为本专利技术检测系统部分轴测图；图8为本专利技术系统结构图。图中：1为轴流和径流复合的一体化叶片、2为锥形连接套、3为永磁体、4为扁线线圈、5为电机壳体、6为定子圆锥轴、7为扩压腔、8为进气口盖板、9为直线控制电机、10为轴流排气导流板、11为轴流控制电机、12为离心排气盖板、13为离心控制电机、14为间隙传感器、15为信号分析控制板、16为变频交流电机驱动器、17为升压器、18为逆变器。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1至图6所示，与永磁同步盘式扁线电机融为一体的涵道风扇装置，包括转子系统、定子系统、进/排气控制系统、检测系统、驱动系统和供电系统，定子系统包括扁线线圈4、电机壳体5和定子圆锥轴6，电机壳体5呈环形桶状结构，与涵道形状相似即电机壳体5与涵道融合，电机壳体5内壁的上下两端面上分别设置多层扁线线圈4，各端面上的扁线线圈4首尾相连相互串联连接，定子圆锥轴6通过多个固定片与电机壳体5底部固定连接，转子系统设置在定子系统内部，转子系统包括轴流和径流复合的一体化叶片1、锥形连接套2和永磁体3，锥形连接套2与定子圆锥轴6匹配设置，轴流和径流复合的一体化叶片1在锥形连接套2外侧面周向分布，轴流和径流复合的一体化叶片1共设置有12组24个叶片，12组24个叶片沿圆周方向均匀分布，永磁体3设置在轴流和径流复合的一体化叶片1的外侧，永磁体3位于上下两组多层扁线线圈4中间即电机转子与风扇叶片融合，静止时转子锥形连接套2套装在定子圆锥轴6上，即低速时滑动摩擦；高速旋转时线圈驱动永磁体3旋转同时高速旋转的永磁体3切割扁线线圈4产生感应涡流使得转子系统磁悬浮，锥形连接套2与定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.与永磁同步盘式扁线电机融为一体的涵道风扇装置，其特征在于：包括转子系统、定子系统、进/排气控制系统、检测系统、驱动系统和供电系统，所述定子系统包括扁线线圈(4)、电机壳体(5)和定子圆锥轴(6)，所述电机壳体(5)呈环形桶状结构，所述电机壳体(5)内壁的上下两端面上分别设置多层扁线线圈(4)，各端面上的扁线线圈(4)首尾相连相互串联连接，所述定子圆锥轴(6)通过多个固定片与电机壳体(5)底部固定连接，所述转子系统设置在定子系统内部，所述转子系统包括轴流和径流复合的一体化叶片(1)、锥形连接套(2)和永磁体(3)，所述锥形连接套(2)与定子圆锥轴(6)匹配设置，所述轴流和径流复合的一体化叶片(1)在锥形连接套(2)外侧面周向分布，所述永磁体(3)设置在轴流和径流复合的一体化叶片(1)的外侧，所述永磁体(3)位于上下两组多层扁线线圈(4)中间，所述检测系统与电机壳体(5)和供电系统电性连接，所述驱动系统与扁线线圈(4)和供电系统电性连接，所述检测系统与驱动系统电性连接。/n
【技术特征摘要】
1.与永磁同步盘式扁线电机融为一体的涵道风扇装置，其特征在于：包括转子系统、定子系统、进/排气控制系统、检测系统、驱动系统和供电系统，所述定子系统包括扁线线圈(4)、电机壳体(5)和定子圆锥轴(6)，所述电机壳体(5)呈环形桶状结构，所述电机壳体(5)内壁的上下两端面上分别设置多层扁线线圈(4)，各端面上的扁线线圈(4)首尾相连相互串联连接，所述定子圆锥轴(6)通过多个固定片与电机壳体(5)底部固定连接，所述转子系统设置在定子系统内部，所述转子系统包括轴流和径流复合的一体化叶片(1)、锥形连接套(2)和永磁体(3)，所述锥形连接套(2)与定子圆锥轴(6)匹配设置，所述轴流和径流复合的一体化叶片(1)在锥形连接套(2)外侧面周向分布，所述永磁体(3)设置在轴流和径流复合的一体化叶片(1)的外侧，所述永磁体(3)位于上下两组多层扁线线圈(4)中间，所述检测系统与电机壳体(5)和供电系统电性连接，所述驱动系统与扁线线圈(4)和供电系统电性连接，所述检测系统与驱动系统电性连接。
2.根据权利要求1所述的与永磁同步盘式扁线电机融为一体的涵道风扇装置，其特征在于：所述定子系统还包括扩压腔(7)，所述扩压腔(7)与电机壳体(5)呈相切设置，所述扩压腔(7)与电机壳体(5)连通设置，以对离心压气气体进行扩压导流，所述扩压腔(7)排气口位置设置有离心排气盖板(12)，所述扩压腔(7)排气口外部设置有离心控制电机(13)，所述离心排气盖板(12)一侧通过连接轴与离心控制电机(13)联接。
3.根据权利要求1所述的与永磁同步盘式扁线电机融为一体的涵道风扇装置，其特征在于：所述轴流和径流复合的一体化叶片(1)沿径向方向从内向外内圈为轴流叶片，外圈为叶片竖直的径流式离心叶片。
4.根据权利要求1所述的与永磁同步盘式扁线电机融为一体的涵道风扇装置，其特征在于：所述进/排气控制系统包括进气口盖板(8)、直线控制电机(9)、轴流...
【专利技术属性】
技术研发人员：马铁华，张艳兵，武耀艳，陈昌鑫，焦斌，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14
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