离心式动态飞行模拟器轴驱动电机的制作方法

本发明涉及飞行模拟器轴驱动电机，尤其涉及离心式动态飞行模拟器轴驱动电机。

背景技术：

动态飞行模拟器通过主转臂电机、安装于主转臂末端的滚转轴电机和安装在万向架上的俯仰轴电机协调运动实现三个轴向的快加速度模拟，用于模拟真实的飞行过载。

由于处于主转臂的末端，滚转电机最高要承受径向15g的离心场，俯仰轴电机由于其要绕滚转轴做360°旋转，最高承受20g的任意方向的离心场。市场上提供的力矩电机均为为地面环境设计，或者只提供分体式力矩电机的定子、转子，而不提供连接结构和轴承。

为了在座舱内快速准确地建立所要求的加速度值，除了主电机性能的影响之外，对滚转和俯仰轴驱动装置也有很高的要求-大扭矩、快加速。而具备此种高要求的力矩电机尺寸和重量都较大，极大占用了主转臂外表面和万向架外表面的空间，增加了滚转轴的转动惯量，令滚转电机尺寸逾加庞大。

目前，国内外仅少数欧美国家具备研发制造离心式动态飞行模拟器的能力，且轴驱动电机的具体结构设计鲜有报道。

此外，轴驱动电机还有如下缺点：

1.传统力矩电机定子硅钢片通过定位槽和绝缘胶粘接在电机机壳上，转子磁钢片同样通过螺钉连接和粘接工艺固定在转子套上，且在结构上没有轴向定位，在高离心场下会发生硅钢片轴向移动、磁钢片脱落等情况，严重者烧损电机；

2.传统力矩电机均为地面环境产品，轴承选型不能承受高离心场下的负载要求，连接件不能承受负载在高离心场和快加速下产生的负载要求；

3.传统力矩电机没有在有限空间内集成编码器、集流环、制动器等部件，不满足离心式动态飞行模拟器有限空间内尽量集中布置的要求。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供离心式动态飞行模拟器轴驱动电机，包括电机机壳、定子、转子、支架、第一轴承、第二轴承；所述转子包括主轴、副轴、磁钢、集流环、集流环拨叉、编码器；所述主轴一端与副轴固定相连，副轴通过集流环拨叉与集流环相连；所述定子包括制动器；所述支架分别与主转臂、集流环支架、电机机壳、制动器及编码器固定相连；所述编码器与副轴固定相连，用于转速测量；所述制动器设置于副轴外侧；所述磁钢与主轴相连；所述第一轴承设置于转子靠近主轴侧；所述第二轴承设置于转子靠近集流环侧；所述主轴与第一轴承固定连接。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明的有益效果在于：

(1)离心式动态飞行模拟器轴驱动电机结构，能够提高电机耐受离心场的能力；

(2)(2)不占用主转臂和万向架的外部空间，在有限空间内集成编码器、集流环、制动器等部件，紧凑性更好；

(3)具有轻量化的特点。

附图说明

图1是离心式动态飞行模拟器轴驱动电机结构示意图；

图2是转子套-磁钢片连接示意图；

图3是支架结构示意图。

图中：1-胀套；2-主轴；3-副轴；4-第一轴承过渡件；5-第一轴承；6-密封圈；7-密封盖；8-端盖；9-轴承外套；10-电机机壳；11-硅钢片；12-磁钢片；13-转子套；14-支架；15-第二轴承过渡件；16-集流环支架；17-集流环；18-集流环拨叉；19-挡圈；20-平键；21-制动器；22-小锁紧螺母；23-编码器；24-集流环转子管线；25-第二轴承。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：动态飞行模拟器一般包括主转臂、滚转轴电机、万向架、座舱、俯仰轴电机；所述主转臂用于固定滚转轴电机定子；所述滚转轴电机定子与万向架相连，用于驱动万向架转动；所述俯仰轴电机设置于万向架垂直于滚转轴电机转动面的一侧；所述俯仰轴电机与座舱相连，用于驱动座舱转动；主转臂靠近座舱一侧为u型架，主转臂远离座舱一侧设置有通孔与主转臂驱动电机；所述主转臂驱动电机转子穿过通孔，用于驱动主转臂转动，万向架多为方框状。动态飞行模拟器通过主转臂电机、安装于主转臂末端的滚转轴电机和安装在万向架上的俯仰轴电机协调运动实现三个轴向的快加速度模拟，用于模拟真实的飞行过载感受。

如附图1所示，本发明离心式动态飞行模拟器轴驱动电机，包括电机机壳、定子、转子、支架、第一轴承、第二轴承；所述转子包括主轴、副轴、磁钢、集流环、集流环拨叉、编码器；所述主轴一端与副轴固定相连，副轴通过集流环拨叉与集流环相连；所述定子包括制动器；所述支架分别与主转臂、集流环支架、电机机壳、制动器及编码器固定相连；支架结构示意如附图3所示。所述编码器与副轴固定相连，用于转速测量；所述制动器设置于副轴外侧；所述磁钢与主轴相连；所述第一轴承设置于转子靠近主轴侧；所述第二轴承设置于转子靠近集流环侧；所述主轴与第一轴承固定连接。

转子还包括转子套，所述第一轴承与第二轴承远离定子的一侧均设置有过渡件，即第一轴承过渡件与第二轴承过渡件；所述转子套与过渡件固定连接；所述如附图2所示，转子套为楔形，磁钢设置于转子套内。

该驱动电机还包括与集流环相连的集流环转子管线，所述集流环转子管线设置于主轴与副轴内。

定子还包括硅钢片；所述硅钢片固定设置于电机机壳靠近转子侧。

制动器与副轴之间设置有平键，用于制动器导向动作；所述制动器靠近副轴侧设置有挡圈。

主轴外侧设置有胀套，用于主轴端负载的固定。主轴左侧插入万向架(或座舱)，并通过胀套与万向架或座舱连接，带动万向架或座舱旋转，实现滚转或俯仰动作。

第一轴承为圆柱滚子轴承，增强轴向负荷承受能力；所述第二轴承为深沟球轴承，增强径向负荷承受能力。

电机机壳外侧还设置有端盖，所述端盖用于固定定子与转子；圆柱滚子轴承和深沟球轴承采用脂润滑的润滑方式，圆柱滚子轴承与深沟球轴承两侧均设置有v型密封圈和密封盖，能够防止轴承内润滑脂在强离心场下溢出。

制动器为常闭式液压制动器，制动器采用铝合金制造的常闭式液压制动器，非工作状态下抱死，转动部分通过平键与副轴连接，工作状态下通过注入液压油令制动器脱开，电机可以旋转。

编码器通过小锁紧螺母与副轴相连，用于转速测量。

集流环转子管线设置于主轴与副轴的通孔内，集流环拔叉与副轴连接，拔动集流环转动部分旋转，集流环转子管线通过主轴、副轴通孔进入万向架(或座舱)，实现电力、信号、空气向座舱的传输。

第一轴承外套、第二轴承外套、第一轴承内套、第二轴承内套、主轴、支架、集流环支架等结构件均采用航空铝合金，既能满足强度要求，且保证结构轻量化特点。

本发明离心式动态飞行模拟器轴驱动电机结构，能够提高电机耐受离心场的能力；不占用转臂和万向架的外部空间，在有限空间内集成编码器、集流环、制动器等部件，在实现转速测量的同时，紧凑性更好；此外还具有轻量化的特点。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了离心式动态飞行模拟器轴驱动电机，包括电机机壳、定子、转子、支架、第一轴承、第二轴承；所述转子包括主轴、副轴、磁钢、集流环、集流环拨叉、编码器；所述主轴一端与副轴固定相连，副轴通过集流环拨叉与集流环相连；所述定子包括制动器；所述支架分别与主转臂、集流环支架、电机机壳、制动器及编码器固定相连；本发明能够提高电机耐受离心场的能力；不占用转臂和滚转框的外部空间，在有限空间内集成编码器、集流环、制动器等部件，紧凑性更好，具有轻量化的特点。

技术研发人员：陈磊;张志强;宋琼;黎启胜;刘仕钊;杨永生;蒋春梅
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院总体工程研究所
技术研发日：2019.02.13
技术公布日：2019.04.12