一种用于直升机尾翼的一体化电机减速驱动系统的制作方法

本发明属于直升机技术领域，具体涉及电驱动式直升机尾部的一体化电机减速器系统。

技术背景

现有直升机尾翼的传动系统的动力源是和直升机主旋翼共享一个发动机，由发动机提供动力，经过主减速器、尾传动轴、中间减速器、尾部减速器、尾桨变距拉杆等部件组成；其中，尾传动轴、中间减速器、尾减速器将主减速器处的能量传递到尾桨，驱动尾桨转动；飞行员操纵脚蹬通过操纵线系带动尾桨变距拉杆，从而改变尾桨叶的迎角，改变尾桨叶推力大小从而实现直升机平衡或方向改变的目的。

现有直升机尾部的传动是和升力螺旋桨共用发动机，直升机的尾部螺旋桨和升力螺旋桨是耦合的，并由传动轴和减速器相连，结构复杂，传动过程中能量损失大，振动噪声大，在安装维修时的难度大。而且驾驶员在驾驶直升机的时候还需要对尾翼踏板进行控制，驾驶难度大。

现如今新型能源发展迅猛，电池技术不断突破，电机的技术也在不断发展，高功率密度电机技术逐渐成熟，采用电动直升机方案已经是直升机的一个前进方向，可以促进直升机的普及。

技术实现要素：

为了实现直升机尾部的传动由apu供电，或者电池供电，本发明提供一种用于直升机尾翼的一体化电机减速驱动系统。

一种用于直升机尾翼的一体化电机减速驱动系统包括盘式电动机和两档变速机构；所述盘式电动机包括定子4、转子5、滚子轴承7和轴承支架9，滚子轴承7套设在轴承支架9上，且与转子5同轴位于电机机壳3；所述两档变速机构包括变速箱体1、输出轴28、一档主动齿轮17、一档从动齿轮34、二档主动齿轮22、二档从动齿轮33、中间轴32和同步器19，所述输出轴28和中间轴32平行位于变速箱体1内，输出轴28的输出端位于变速箱体1的外部，输出端一侧的输出轴28通过轴承固定于变速箱体1上，所述一档从动齿轮34和二档从动齿轮33分别固定设于中间轴32上；改进在于：

还包括中间传动机构，中间传动机构包括旋转套筒36、第三旋转体16、第二旋转体11和第一旋转体6；

所述旋转套筒36通过轴承套设在所述输出轴28上，所述一档主动齿轮17、同步器19和二档主动齿轮22依次固定设于所述旋转套筒36上；

所述输出轴28的输入端固定连接着第三旋转体16的一端，所述第三旋转体16为管状，另一端通过轴承连接着轴承支架9的内部；

与输出轴28的输入端对应的旋转套筒36上固定套设有旋转支架14，所述旋转支架14为短管状，旋转支架14通过法兰固定连接着第三旋转体16；

旋转支架14上通过轴承套设在第二旋转体11，所述第二旋转体11为阶梯管；第二旋转体11的小直径端固定连接着一档主动齿轮17的非工作侧面，第二旋转体11的大直径端固定连接着第一旋转体6的轴向一端，第一旋转体6的轴向另一端固定连接在转子5和滚子轴承7之间，第一旋转体6随转子5转动。

进一步限定的技术方案如下：

所述盘式电动机由apu供电，或电池供电。

所述第二旋转体11的外圆周上对应设有电磁式传感器15，所述电磁式传感器15为测量角度和速度的电磁式传感器；所述第三旋转体16内设有扭矩传感器39。

所述同步器19的结合套20的径向内部开设有线圈槽，线圈内设有同步线圈；所述一档主动齿轮17的径向内部开设有一档线圈槽，一档线圈槽内设有一档线圈，所述二档主动齿轮22的径向内部分别开设有二档线圈槽，二档线圈槽内设有二档线圈；工作时，当同步线圈和一档线圈得电，同步器19和一档主动齿轮17结合；当同步线圈和二档线圈得电，同步器19和二档主动齿轮22结合。

所述同步线圈、一档线圈和二档线圈均为无线供电。

所述输出轴28上通过第一滚子轴承套13设有旋转套筒36。

所述旋转支架14上通过第二滚子轴承套12套设在第二旋转体11。

与输出轴28的输出端对应的旋转套筒36上通过第三滚子轴承23套设有套筒24，所述套筒24的轴向一端和变速箱体1之间通过推力球轴承25连接。

法兰处对应的旋转支架14和第三旋转体16的径向之间设有第五滚子轴承。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1.本发明的动力端直接从盘式电动机的转子端输出，实现了电机减速器一体化结构的高度集中；盘式电动机由apu供电，或者电池供电，实现电驱动直升机平衡或方向改变的目的。

2.本发明采用旋转套筒36、旋转支架14、第三旋转体16、输出轴28分体式结构；因输出轴28通过联轴器直接带动直升机尾桨21，需要精确的同轴度，分体式结构减少了输出轴28上的受力不均匀，这种分体式结构可以避免换挡过程中产生的冲击对输出轴28产生影响，保证直升机尾桨的稳定运行。

3.本发明采用电磁力换挡，减少了整体结构的复杂性和减轻了整体的质量，增大了电机一体化的功重比。

4.本发明，采用双端传感器测量，在近输入端采用电磁式传感器15测量第二旋转体11的角位移和角速度，传输到控制系统中。扭矩传感器39固定在近输出端的第三旋转体16的内腔，可以测量输出轴的扭矩，飞机在高空飞行时，会遇到各种复杂飞行环境，在近输出和近输入端各反馈测量量，把数据传到控制器中进行飞行环境评估，再给电机反馈控制。实现高精度，高稳定的电机控制。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明轴向剖视图。

图3为本发明一档传动的减速器示意图。

图4是本发明二档传动的减速器示意图。

图5为一档主动齿轮结构示意图。

图6为二档主动齿轮结构示意图。

图7为同步器的结合套结构示意图。

上图中序号：1变速箱体，2中间箱体、3电机机壳，4定子、5转子、6第一旋转体，7滚子轴承，9轴承支架，10支撑架、11第二旋转体、12第二滚子轴承、13第一滚子轴承、14旋转支架、15电磁式传感器、16第三旋转体、17一档主动齿轮、18第三滚子轴承、19同步器、20结合套、21直升机尾桨、22二档主动齿轮、23第三滚子轴承、24套筒、25推力球轴承、27第四滚子轴承、28输出轴、29联轴器、31深沟球轴承，32中间轴，33二档从动齿轮、34一档从动齿轮，36旋转套筒，37第五滚子轴承，39扭矩传感器。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。

实施例

参见图1和图2，一种用于直升机尾翼的一体化电机减速驱动系统包括盘式电动机和两档变速机构。盘式电动机包括定子4、转子5、滚子轴承7、轴承支架9和中间箱体2，滚子轴承7套设在轴承支架9上，且与转子5同轴位于电机机壳3。两档变速机构包括变速箱体1、输出轴28、一档主动齿轮17、一档从动齿轮34、二档主动齿轮22、二档从动齿轮33、中间轴32和同步器19，所述输出轴28和中间轴32平行位于变速箱体1内，输出轴28的输出端位于变速箱体1的外部，输出端一侧的输出轴28通过第四滚子轴承27固定安装于变速箱体1上，输出轴28的输出端通过联轴器29连接着直升机尾桨21。一档从动齿轮34和二档从动齿轮33分别固定设于中间轴32上。

参见图2，还包括中间传动机构，中间传动机构包括旋转套筒36、第三旋转体16、第二旋转体11和第一旋转体6。

旋转套筒36通过第三滚子轴承18套装在所述输出轴28上，一档主动齿轮17、同步器19和二档主动齿轮22依次固定安装于旋转套筒36上。

输出轴28的输入端固定连接着第三旋转体16的一端，第三旋转体16为管状，另一端通过轴承连接着轴承支架9的内部。第三旋转体16内安装有扭矩传感器39。

与输出轴28的输入端对应的旋转套筒36上固定套装有旋转支架14，旋转支架14为短管状，旋转支架14通过法兰固定连接着第三旋转体16，法兰处对应的旋转支架14和第三旋转体16的径向之间设有第五滚子轴承37。

与输出轴28的输出端对应的旋转套筒36上通过第三滚子轴承23套设有套筒24，所述套筒24的轴向一端和变速箱体1之间通过推力球轴承25连接。

旋转支架14上通过第二滚子轴承套12套安装有第二旋转体11，第二旋转体11为阶梯管；第二旋转体11的小直径端固定连接着一档主动齿轮17的外侧面，第二旋转体11的大直径端固定连接着第一旋转体6的轴向一端，第一旋转体6的轴向另一端固定连接在转子5和滚子轴承7之间，第一旋转体6随转子5转动。第二旋转体11的外圆周上通过支撑架10对应安装有电磁式传感器15，电磁式传感器15为测量角度和速度的电磁式传感器。

参见图7，同步器19的结合套20的径向内部开设有线圈槽，线圈内安装有同步线圈；参见图5，一档主动齿轮17的径向内部开设有一档线圈槽，一档线圈槽内安装有一档线圈，参见图6，二档主动齿轮22的径向内部分别开设有二档线圈槽，二档线圈槽内安装有二档线圈；同步线圈、一档线圈和二档线圈均为无线供电。工作时，当同步线圈和一档线圈得电，同步器19和一档主动齿轮17结合，见图3；当同步线圈和二档线圈得电，同步器19和二档主动齿轮22结合，见图4。

本发明的工作原理具体说明如下：

一档传动时，参见图3，同步线圈和一档线圈得电，同步器19和一档主动齿轮17结合，此时的负载齿轮为一档主动齿轮17。在盘式电动机的转子5的带动下，第一旋转体6、第二旋转体11和一档主动齿轮17共同旋转；同时带动旋转套筒36、旋转支架14、第三旋转体16和输出轴28共同旋转；输出轴28通过联轴器29带动直升机尾桨21做旋转运动。

二档传动时，在盘式电动机的转子5的带动下，第一旋转体6、第二旋转体11和一档主动齿轮17共同旋转；通过一档主动齿轮17和一档从动齿轮34啮合、二档主动齿轮22和二档从动齿轮33啮合将动力传递到二档主动齿轮22；参见图4，同步线圈和二档线圈得电，同步器19和二档主动齿轮22结合，此时的负载齿轮为二档主动齿轮22。通过旋转套筒36同时带动旋转支架14、旋转体三16和输出轴28共同旋转，输出轴28通过联轴器29带动直升机尾桨21做旋转运动。