电动飞行器推进系统技术方案

用于飞行器的电力推进系统包括机舱和电机。电机包括：定位在机舱内的定子；以及定位在穿过机舱的主流道中的转子和风扇组件。转子和风扇组件包括：圆柱形的风扇护罩；定位在风扇护罩的外表面上的多个转子磁体；以及经由一个或多个轴承安装在中央支撑轴上的风扇轮毂。多个风扇叶片在风扇护罩的内表面和风扇轮毂的外表面之间延伸。当转子和风扇组件处于静止状态时，转子磁体可以在径向方向上被压缩加载。当转子和风扇组件处于静止状态时，风扇叶片可以在径向上被预加应力。以在径向上被预加应力。以在径向上被预加应力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动飞行器推进系统


[0001]本公开总体涉及飞行器的推进系统，更具体地说，涉及用于飞行器的直接驱动电动管道式风扇推进系统。

技术介绍

[0002]飞行器的传统推进系统包括马达，该马达借助旋转轴传递扭矩，以驱动推进风扇来驱策飞行器。旋转轴通常被容纳在马达内部或直接与马达联接。
[0003]在管道式风扇推进系统的情况下，马达通常位于管道内并与风扇同轴(例如，风扇的下游)。风扇叶片附接到与驱动风扇的马达轴连接的中央轮毂。为了达到更高的推力，可以使用具有较高额定功率的马达。然而，具有较高额定功率的马达往往具有较大的外径，这在马达位于管道内时会降低推进效率。例如，对于固定的机舱直径，较大的马达直径可能超过风扇的最佳轮毂/尖端比率。
[0004]为了补偿由于马达位于风扇叶片下游而造成的效率损失，风扇叶片的长度可以增加以产生必要的推力水平。然而，较大的马达和较大的风扇叶片可能会大大增加推进系统的重量。此外，随着推进系统的尺寸和重量的增加，该系统的推力
‑
重量比通常会下降。另外，这样的系统可能会遭受明显增加的振动，这可能需要更频繁的维护，增加对机械故障的脆弱性，并且/或者产生更高水平的可听噪音。

技术实现思路

[0005]提供以下介绍是为了向读者介绍下面的更详细的论述。该介绍并不意图限制或限定任何要求保护的或尚未要求保护的专利技术。一项或多项专利技术可能存在于本文件任何部分(包括其权利要求和附图)中所公开的元件或工艺步骤的任何组合或子组合中。
[0006]在本文公开的电动飞行器推进系统中，管道式风扇叶片被集成到电机中。一般来说，旋转的风扇叶片构成了电机的转子组件的一部分。通过消除对驱动马达轴的要求，本文公开的电力推进系统允许主要气流经过电机。这可提供增加的推进效率。
[0007]另外，本文公开的电力推进系统的拓扑结构可以允许电机在其直径和轴向长度之间具有相对高的长宽比。这可能允许电机容纳一组多相多极的定子绕组。此外或另选地，高长宽比可使电机可扩大规模以提供更高的输出功率，而不会在轭或定子的齿中达到磁饱和。另外或另选地，高长宽比可以减少转子组件的重量和/或旋转惯性。
[0008]在本文公开的系统中，推进风扇叶片固设到内轮毂和外护罩上，轮毂、风扇叶片和护罩构成电机的转子和风扇组件的一部分。为了补偿高速操作期间的至少一部分预期的离心力和/或环向应力，转子和风扇组件的至少一些部件优选在其制造和/或组装期间被预加载(例如在径向方向上)，这样，当转子和风扇组件处于静止状态时，至少一些部件处于压缩作用下。例如，定位在护罩的外表面上的转子磁体、护罩和/或风扇叶片可以被预加载压缩。通过对转子和风扇组件的部件预加载，在转子和风扇组件旋转期间产生的一部分离心力可以通过缓解预压缩应力而被有效地"抵消"，导致在高速操作期间转子和风扇组件上的净拉
伸应力较少。
[0009]根据本公开的一个大方面，提供了一种用于飞行器的电力推进系统，该系统包括：机舱，其限定了从所述机舱的入口端到所述机舱的出口端的主要空气流道；电机，包括：定子，其定位在所述机舱中，并包括一个或多个定子绕组；以及转子和风扇组件，其定位在所述主要空气流道中，该转子和风扇组件包括：圆柱形风扇护罩，其具有第一端、第二端、内表面和外表面；多个转子磁体，其定位在所述风扇护罩的所述外表面上，并与所述一个或多个定子绕组同心；风扇轮毂，其同心地定位在所述风扇护罩内部，该风扇轮毂具有第一端、第二端、内表面、外表面以及风扇旋转轴线，所述风扇轮毂经由一个或多个轴承安装在中央支撑轴上；和多个叶片，其在所述风扇护罩和所述风扇轮毂之间延伸。
[0010]在一些实施方式中，当所述转子和风扇组件处于静止状态时，所述多个转子磁体在径向方向上被预加应力。
[0011]在一些实施方式中，所述转子和风扇组件进一步包括套筒，用于将所述多个转子磁体固设到所述圆柱形风扇护罩。
[0012]在一些实施方式中，所述套筒是压缩套筒，对所述多个转子磁体施加压缩载荷。
[0013]在一些实施方式中，每个风扇叶片的外端均直接固设到所述风扇护罩的所述内表面。
[0014]在一些实施方式中，每个风扇叶片的外端均借助一个燕尾榫固设到所述风扇护罩的所述内表面。
[0015]在一些实施方式中，当所述转子和风扇组件处于静止状态时，所述多个风扇叶片在径向方向上被预加应力。
[0016]在一些实施方式中，每个风扇叶片的内端均具有风扇叶片基座，并进一步包括定位在每个风扇叶片基座和所述风扇轮毂之间的至少一个螺母，其中所述至少一个螺母在所述径向方向上对所述风扇叶片施加压缩载荷。
[0017]在一些实施方式中，每个风扇叶片基座均在所述风扇叶片基座的一侧具有伸出的特征，并在所述风扇叶片基座的相对侧具有互补的凹口，用于接纳相邻风扇叶片基座的所述伸出特征。
[0018]在一些实施方式中，所述多个转子磁体以Halbach配置定位。
[0019]在一些实施方式中，所述一个或多个定子绕组包括多相容错绕组(polyphase fault tolerant winding)。
[0020]在一些实施方式中，所述多相绕组包括至少三相。
[0021]在一些实施方式中，所述的系统进一步包括多个导叶，这些导叶定位在所述电机下游的所述主要空气流道中，以促进由所述转子和风扇组件相对于所述机舱旋转产生的周向气流朝轴向气流的重新定向。
[0022]在一些实施方式中，所述多个导叶为所述中央支撑轴提供结构支撑。
[0023]在一些实施方式中，所述定子具有内定子直径和轴向定子长度，其中所述内定子直径至少是所述轴向定子长度的4倍、至少是20倍或者至少是20倍。
[0024]在一些实施方式中，所述定子具有内径，并进一步包括用于容纳所述定子的定子外壳，所述定子外壳包括：同心地绕所述定子定位的环形壳体，所述环形壳体具有第一端、第二端、内表面、外表面以及壳体直径；与所述环形壳体的所述第一端联接的前定子面板，
所述前定子面板的内径与所述定子的所述内径大体一致；以及与所述环形壳体的所述第二端联接的后定子面板，所述后定子面板的内径与所述定子的所述内径大体一致。
[0025]在一些实施方式中，用于所述一个或多个定子绕组的功率电子装置与所述环形壳体联接。
[0026]在一些实施方式中，所述前定子面板和所述后定子面板中的至少一者与所述环形壳体是整体形成的。
[0027]在一些实施方式中，所述前定子面板的前表面上设置有多个冷却翅片。
[0028]在一些实施方式中，所述的系统进一步包括定位在所述定子外壳周围的多个冷凝器。
[0029]在一些实施方式中，所述的系统进一步包括多个气流管道，每个气流管道均定位成将空气导引到所述多个冷凝器之一的上游端。
[0030]在一些实施方式中，所述的系统进一步包括与所述多个冷凝器和所述一个或多个定子绕组中的至少一者热连通的热管。
[0031]在一些实施方式中，所述转子和风扇组件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于飞行器的电力推进系统，该系统包括：机舱，其限定了从所述机舱的入口端到所述机舱的出口端的主要空气流道；电机，包括：定子，其定位在所述机舱中，并包括一个或多个定子绕组；以及转子和风扇组件，其定位在所述主要空气流道中，该转子和风扇组件包括：圆柱形风扇护罩，其具有第一端、第二端、内表面和外表面；多个转子磁体，其定位在所述风扇护罩的所述外表面上，并与所述一个或多个定子绕组同心；风扇轮毂，其同心地定位在所述风扇护罩内部，该风扇轮毂具有第一端、第二端、内表面、外表面以及风扇旋转轴线，所述风扇轮毂经由一个或多个轴承安装在中央支撑轴上；和多个风扇叶片，其在所述风扇护罩和所述风扇轮毂之间延伸。2.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述转子和风扇组件处于静止状态时，所述多个转子磁体在径向方向上被压缩加载。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述转子和风扇组件进一步包括套筒，所述套筒用于将所述多个转子磁体固设到所述圆柱形风扇护罩。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述套筒是压缩套筒，其对所述多个转子磁体施加压缩载荷。5.根据权利要求1至4中任何一项所述的系统，其中每个风扇叶片的外端均直接固设到所述风扇护罩的内表面。6.根据权利要求5所述的系统，其中每个风扇叶片的外端均借助燕尾榫固设到所述风扇护罩的内表面。7.根据权利要求1至6中任何一项所述的系统，其中当所述转子和风扇组件处于静止状态时，所述多个风扇叶片在径向方向上被预加应力。8.根据权利要求7所述的系统，其中每个风扇叶片的内端均具有风扇叶片基座，并进一步包括定位在每个风扇叶片基座和所述风扇轮毂之间的至少一个螺母，其中所述至少一个螺母在所述径向方向上对所述风扇叶片施加压缩载荷。9.根据权利要求8所述的系统，其中每个风扇叶片基座均在所述风扇叶片基座的一侧具有伸出的特征，并在所述风扇叶片基座的相对侧具有互补的凹口，用于接纳相邻风扇叶片基座的所述伸出特征。10.根据权利要求1至9中任何一项所述的系统，其中，所述多个转子磁体以Halbach配置定位。11.根据权利要求1至10中任何一项所述的系统，其中，所述一个或多个定子绕组包括多相容错绕组。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述多相绕组包括至少三相。13.根据权利要求1至12中任何一项所述的系统，进一步包括多个导叶，这些导叶定位在所述电机下游的所述主要空气流道中，以促进由所述转子和风扇组件相对于所述机舱旋转产生的周向气流朝轴向气流的重新定向。14.根据权利要求13所述的系统，其中所述多个导叶为所述中央支撑轴提供结构支撑。15.根据权利要求1至14中任何一项所述的系统，其中所述定子具有内定子直径和轴向
定子长度，其中所述内定子直径至少是所述轴向定子长度的4...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：杜希欧汽车公司，
类型：发明
国别省市：