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CN111470052A - 行星齿轮桨扇组合发动机装置 - Google Patents

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CN111470052A
CN111470052A CN202010481214.0A CN202010481214A CN111470052A CN 111470052 A CN111470052 A CN 111470052A CN 202010481214 A CN202010481214 A CN 202010481214A CN 111470052 A CN111470052 A CN 111470052A
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China
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陈泽进
陈天恩
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    • B64D35/02—Transmitting power from power plants to propellers or rotors; Arrangements of transmissions specially adapted for specific power plants
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Abstract

行星齿轮桨扇组合发动机装置的太阳齿轮立面一侧安装同轴同心同内径的圆形筒柱，筒柱中心有实心轴，筒柱与实心轴之间均匀布置数个正旋涡扇叶片，内啮齿轮立面一侧安装同轴同心的喇叭形筒柱，筒柱中心有空心轴，筒柱与空心轴之间均匀布置数个反旋涡扇叶片，太阳齿轮筒柱外均匀布置正旋桨叶，内啮齿轮喇叭形筒柱外均匀布置反旋桨叶，电机固定在齿轮支架适当的位置与行星齿轮同轴同心连接，太阳齿轮中心实心轴穿过内啮齿轮中心空心轴并延伸到另一端，两轴直径有差异且之间有轴承。本发明有益效果在于：多个电动机驱动形成倍增驱动合力，充分满足大功率、高扭矩要求，电机分组轮流高速工作，又可以防止某一电机损坏造成完全停车，两组桨叶和两组涡扇结合方式合理，均相对旋转，抵消反向力矩避免对航行影响，其机械效率可以很高。

Description

行星齿轮桨扇组合发动机装置
技术领域
本发明属于一种航行推进器，具体涉及一种行星齿轮桨扇组合发动机装置，可以用于航空飞行及水面航行推进及其他流体推进。
背景技术
目前的电动飞机动力系统一般采用电机直接驱动单组螺旋桨的推进方式，类似于传统活塞发动机或涡桨发动机的单发单桨模式，电动飞机采取这种结构主要存在两个方面问题：第一，单螺旋桨动力系统存在推进效率低、噪声大的问题。对于电动机要求驱动力要大且转速要高，现有技术的双绕组电机在一个绕组损坏的时候，如果还需要剩下的绕组满负荷工作，往往会发热非常严重，这是现有的双绕组电机的一个重大缺陷，受电池能量密度和飞机总重限制，动力系统的效率不高。
第二，电机做功产生的反向力矩影响飞机的结构设计和飞行操作,单螺旋桨电动飞机在地面滑行和空中飞行时，都会产生与螺旋桨运转方向相反的力矩，为避免反向力矩对飞行的影响，一般采用改变飞机结构并采取一定的操作动作来克服反向力矩,例如，在飞机设计上，采取左右水平、上下偏置发动机的方式，以及在副翼和方向舵进行特殊结构补偿；同时，也要求飞行员在飞行过程中，施以一定的操作，来克服反向力矩。
发明内容
本发明提供了一种行星齿轮桨扇组合发动机装置，包括，含有内啮齿轮、行星齿轮、太阳齿轮、齿轮支架的行星齿轮组件，太阳齿轮立面一侧安装同轴同心同内径的圆形筒柱，筒柱中心有实心轴，筒柱与实心轴之间均匀布置数个正旋涡扇叶片，内啮齿轮立面一侧安装同轴同心的喇叭形筒柱，筒柱中心有空心轴，筒柱与空心轴之间均匀布置数个反旋涡扇叶片，太阳齿轮筒柱外均匀布置正旋桨叶，内啮齿轮喇叭形筒柱外均匀布置反旋桨叶，电机固定在齿轮支架适当的位置与行星齿轮同轴同心连接，太阳齿轮中心实心轴穿过内啮齿轮中心空心轴并延伸到另一端，两者直径有差异，两轴之间有轴承。
公知地，行星齿轮组件中内啮齿轮与太阳齿轮旋转方向相反，行星齿轮作为驱动轮时可以形成倍增驱动合力，分析可知与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：行星齿轮桨扇组合发动机装置，可以让多个电动机驱动，既可以形成强大的驱动合力，又可以防止某一电机损坏造成飞机完全停车，电机在较高甚至非常高的转速工作，其机械效率可以很高，两组桨叶和两组涡扇均相对旋转，抵消反向力矩避免对飞行的影响，充分满足电动飞机的大功率、高扭矩特点，桨叶和涡扇布置方式合理，能够实现高性能飞行。
附图说明
图1行星齿轮桨扇组合发动机装置三视图及后视立体图。
图2行星齿轮桨扇组合发动机装置后视分解图。
图3行星齿轮桨扇组合发动机装置前视立体图。
图4行星齿轮桨扇组合发动机装置分解三视图及前视图。
图5行星齿轮桨扇组合发动机装置分解前视图及局部放大图。
图中：1-行星齿轮支架；2-内啮齿轮；3-电机；4-太阳齿轮；5-行星齿轮；6-太阳齿轮圆形筒柱；7-正旋涡扇；8-正旋桨叶；9-内啮齿轮喇叭形筒柱；10-逆旋涡扇；11-逆旋桨叶；12-太阳齿轮中心实心轴；13-内啮齿轮中心空心轴。
具体实施方式
下面将结合本发明附图，对本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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
例一：航空飞行用的行星齿轮桨扇组合发动机装置，包括，含有国标模数的144啮外径600mm的内啮齿轮、24啮的行星齿轮、96啮的太阳齿轮、边长230mm正六边形中孔直径360mm倒圆角立方块齿轮支架的行星齿轮组件，太阳齿轮立面一侧安装同轴同心内径直径360mm、196mm深度的圆形筒柱，筒柱中心有外直径36mm实心轴，筒柱与空心轴之间均匀布置数个正旋涡扇叶片，内啮齿轮立面一侧安装同轴同心的喇叭形筒柱，大圆直径600mm、小圆直径360mm、深度196mm，筒柱中心有内直径48mm壁厚6mm的空心轴，筒柱与空心轴之间均匀布置数个反旋涡扇叶片，太阳齿轮筒柱外均匀布置正旋桨叶，内啮齿轮喇叭形筒柱外均匀布置反旋桨叶，12个3千瓦、粗直径92mm的无刷永磁电机固定在齿轮支架适当的位置与12个行星齿轮同轴同心连接，太阳齿轮中心实心轴穿过内啮齿轮中心空心轴并延伸到另一端，两者之间有48mmX36mmX8mm高速轴承保证位置限位并平滑运转。
本实施例最大的特点是可以应用多个额定功率电机通过行星齿轮组件形成数倍的驱动合力，电机可以保持更适宜的力量和更优化的高转速，根据行星齿轮组件减速原理可以将桨叶和涡扇转速保持在合理范围，两组桨叶和两组涡扇均相向互旋，设计调整桨叶迎风面和涡扇曲率可以达到恰好抵消反向力矩，数个电机可以分组轮流输出驱动，确保某一电机损坏不会影响桨叶涡扇运转和飞机飞行。
例二：船用的行星齿轮桨扇组合发动机装置，本实施例不同的地方是，太阳齿轮筒柱外均匀布置正旋船用螺旋桨桨叶，内啮齿轮喇叭形筒柱外均匀布置反旋船用螺旋桨桨叶，6个10千瓦、粗直径118mm的无刷永磁电机固定在齿轮支架适当的位置与6个行星齿轮同轴同心连接，其余包括，含有国标模数的144啮外径600mm的内啮齿轮、24啮的行星齿轮、96啮的太阳齿轮、边长230mm正六边形中孔直径360mm倒圆角立方块齿轮支架的行星齿轮组件，太阳齿轮立面一侧安装同轴同心直径360mm、深度196mm的圆形筒柱，筒柱中心有直径36mm的实心轴，筒柱与实心轴之间均匀布置数个船用正旋涡扇叶片，内啮齿轮立面一侧安装同轴同心的喇叭形筒柱，大圆直径600mm、小圆直径360mm、深度196mm，筒柱中心有内直径48mm壁厚6mm的空心轴，筒柱与空心轴之间均匀布置数个船用反旋涡扇叶片，实心轴穿过内啮齿轮中心空心轴并延伸到另一端，两轴之间有数个48mmX36mmX8mm高速轴承保证位置限位并平滑运转。
本实施例更能满足船用推进器更大扭矩驱动力、相对较低转速的要求，多个额定功率电机通过行星齿轮组件形成数倍的驱动合力，电机可以保持更适宜的力量和更优化的高转速，数个电机可以分组轮流输出驱动，确保某一电机损坏不会影响桨叶涡扇运转和船舶航行，而且行星齿轮组件将桨叶和涡扇巧妙结合起来，符合流体力学原理，提升机械效能，两组桨叶和两组涡扇均相向互旋，设计调整桨叶迎水面和涡扇曲率可以达到恰好抵消反向力矩。
本发明中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本发明的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例，如十二个行星齿轮变化为五个或六个等，或实心轴变空心轴,或改变桨叶、涡扇曲率、数量和位置（筒柱改中心轴）分布等，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由权利要求以及其等同物的全部范围所指示，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.行星齿轮桨扇组合发动机装置，包括，含有内啮齿轮、行星齿轮、太阳齿轮、齿轮支架的行星齿轮组件，太阳齿轮立面一侧安装同轴同心同内径的圆形筒柱，筒柱中心有实心轴，筒柱与实心轴之间均匀布置数个正旋涡扇叶片，内啮齿轮立面一侧安装同轴同心的喇叭形筒柱，筒柱中心有空心轴，筒柱与空心轴之间均匀布置数个反旋涡扇叶片，太阳齿轮筒柱外均匀布置正旋桨叶，内啮齿轮喇叭形筒柱外均匀布置反旋桨叶，电机固定在齿轮支架适当的位置与行星齿轮同轴同心连接，太阳齿轮中心实心轴穿过内啮齿轮中心空心轴并延伸到另一端，两者直径有差异，两者之间有轴承。
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