一种航空刹车系统长轴伸三相异步电动机的制作方法

1.本技术属于电机设计领域，特别涉及一种航空刹车系统长轴伸三相异步电动机。


背景技术：

2.目前，航空刹车系统中，其刹车盘未采取有效的吹风冷却措施。航空刹车系统需满足寿命长、结构简单等要求。以往的航空刹车系统中较少采用专用刹车盘散热的三相异步电机及其驱动的冷却风扇或者采用永磁电动机驱动冷却风扇对刹车盘进行散热，存在以下问题：
3.1、寿命短，由于部分航空飞行器的刹车系统中未设计刹车盘散热装置，飞行器在起飞或降落过程中为了保持速度平稳，需进行刹车，刹车过程中刹车盘与摩擦装置产生较多热量，如果热量不及时散发出去，导致温度过高，高温会对刹车盘材料造成不可恢复的损伤，会极大降低刹车盘使用寿命，而飞行器刹车盘的成本较高，增大了飞行器的使用和维护成本，若在刹车系统中设计有效的刹车盘散热装置，就会将刹车过程中产生的热量及时散发出去，保护刹车盘不受高温的损伤，延长刹车盘的使用寿命。
4.2、结构复杂，采用永磁电动机驱动冷却风扇对刹车盘进行散热时，为了获得较小电机体积，进一步简化电机结构，永磁电动机取消了传统的电刷、换向器等结构，采用电子换向原理，实现无刷化，简化了结构，但此种电机还需配置相应的电机驱动器，电机本体中还需设置用于采集转子位置的传感器(霍尔集成电路或旋转变压器)，结构较为复杂。
5.3、起动控制复杂，永磁电动机通常分为有位置传感器系统和无位置传感器系统。有位置传感器的永磁电动机系统，电动机在起动阶段，驱动器需产生按一定顺序导通的脉冲方波电源，同时接受位置传感器信号和正反转信号，用于控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩，完成起动。无位置传感器的永磁电动机系统根据负载特点，通常采用三段式的起动方式。三段式起动法是按他控式同步电动机的运行状态首先对无刷直流电机从静止开始加速，直至转速足够大，再切换至无位置状态运行，实现对电机的起动。这个过程包括转子定位、加速和运行状态切换三个阶段。
6.4、可靠性较差，有位置传感器的永磁电动机系统，电动机本体通常包含霍尔集成电路、位置传感器磁钢、永磁转子和电枢定子等；驱动器包含电源模块、功率模块和控制模块等。系统中包含的模块和组件较多，任一模块和组件发生故障，整个电动机系统的功能将失效。无位置传感器的永磁电动机系统，电动机本体结构较简单，仅永磁转子和电枢定子；驱动器包含电源模块、功率驱动功率模块、控制模板、用以解算转子位置的复杂软件系统，系统中包含的模块和环节较多，任一模块组件或者软件发生故障，整个电动机系统的功能将失效。
7.5、成本高，航空刹车系统永磁电动机，电动机本体包含成本较高的永磁材料和霍尔集成电路等位置传感器；驱动器中包含电源转换模块、功率驱动模块、控制模块和相关的软件系统，其应用成本较高。


技术实现要素：

8.为了解决上述技术问题，本技术提供了一种航空刹车系统长轴伸三相异步电动机，满足航空刹车系统寿命长、结构简单且成本相对较低的要求，并进一步推广应用。
9.本技术航空刹车系统长轴伸三相异步电动机固定在航空飞行器机轮的轮轴内部，所述三相异步电机包括定子、转子、外壳及端盖组件，端盖组件靠近位于轮轴一端的刹车盘，转子的转轴在背离所述端盖组件的一端向三相异步电动机外部延伸形成延伸段，所述延伸段与航空飞行器机轮的轮轴内壁之间形成安装空间，所述安装空间内安装有监控航空飞行器机轮的监测设备，延伸段末端自轮轴的另一端伸出，并在该延伸轴末端安装有风扇，所述延伸段在靠近风扇的一端与所述轮轴内壁之间设置有特性螺母，特性螺母外侧固定在轮轴的支撑套上，特性螺母的内侧通过防摆动轴承连接在所述延伸段的轴径处，所述三相异步电动机的外壳上设置有沿轴向方向的条形槽，所述监测设备的传感器引出线经过所述条形槽后，自所述三相异步电动机的端盖组件引出至机上监控设备。
10.优选的是，所述监测设备包括速度传感器及胎压执行器。
11.优选的是，所述风扇具有叶片及轴孔，转孔通过花键与所述延伸段的末端固定连接。
12.优选的是，所述风扇的轴孔外侧设置有反丝螺母，通过反丝螺母紧固所述风扇，反丝螺母螺纹连接在所述延伸段末端，且所述反丝螺母的拧紧方向与风扇的转动方向相反。
13.优选的是，所述三相异步电动机的外壳通过槽口与凸起的配合方式安装在航空飞行器机轮的轮轴内壁的支撑套上。
14.优选的是，所述三相异步电动机的定子绕组内部埋有用于采集绕组温度信号的热敏电阻，所述热敏电阻与机上监控设备连接。
15.优选的是，所述端盖组件上设置有压紧件，所述压紧件能够压紧所述传感器引出线。
16.优选的是，所述风扇在轮轴外部具有风罩。
17.本技术电动机采用一种长轴伸结构设计，充分利用了轮轴空间，减小了系统整体体积、重量，刹车盘寿命、成本和工作可靠性有明显优化和提高。
附图说明
18.图1是本技术航空刹车系统长轴伸三相异步电动机的结构示意图。
19.其中，1-定子，2-转子，3-径向沉头螺钉，4-端盖组件，5-弹性垫圈，6-平垫，7-头部带保险孔螺钉，8-电连接器，9-圆柱头螺钉，10-轴承，11-轴承挡圈，12-轴承盖，13-沉头螺钉，14-风扇，15-花键，16-特性螺母，17-机轮轮轴，18支撑套，19-速度传感器，20-胎压执行器，21-反丝螺母，22-防摆动轴承，23-刹车盘。
具体实施方式
20.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示
例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施方式进行详细说明。
21.本技术提供了一种航空刹车系统长轴伸三相异步电动机，如图1所示，所述三相异步电动机固定在航空飞行器机轮的轮轴内部，所述三相异步电机包括定子1、转子2、外壳及端盖组件4，端盖组件4靠近位于轮轴一端的刹车盘23，转子2的转轴在背离所述端盖组件4的一端向三相异步电动机外部延伸形成延伸段，所述延伸段与航空飞行器机轮的轮轴内壁之间形成安装空间，所述安装空间内安装有监控航空飞行器机轮的监测设备，延伸段末端自轮轴的另一端伸出，并在该延伸轴末端安装有风扇14，所述延伸段在靠近风扇14的一端与所述轮轴内壁之间设置有特性螺母16，特性螺母16外侧固定在轮轴的支撑套18上，特性螺母16的内侧通过防摆动轴承22连接在所述延伸段的轴径处，所述三相异步电动机的外壳上设置有沿轴向方向的条形槽，所述监测设备的传感器引出线经过所述条形槽后，自所述三相异步电动机的端盖组件4引出至机上监控设备。
22.三相异步电机的具体结构见图1，包括右侧的电机主体，及左侧的轴伸，电机主体包括定子1及转子2，转子2带转轴，转轴向左侧延伸形成较长的轴伸结构，电机右侧端部通过端盖组件4封闭，端盖组件4通过头部带保险孔螺钉7固定在电机壳体上，头部带保险孔螺钉7与端盖组件4之间设置有弹性垫圈5及平垫6，端盖组件4外部通过电连接器连接至机载供电设备，用于驱动该三相异步电机转动，端盖组件4通过轴承10与电机转轴连接，轴承一侧设置有轴承挡圈11，另一相同的轴承10还设置在电机前端，位于前端的轴承10通过轴承盖12封闭，轴承盖12通过沉头螺钉13固定在前端的外壳上。
23.该电动机的轴伸较长(约225mm)，比电动机本体长约80mm(本体长约145mm)，为了合理利用轮轴内部空间，在电动机的轴伸部位装有胎压执行器20和速度传感器19两个部件，备选实施方式中，也可以安装其他监测设备。在具体实施例中，即便未装载本技术的电机，胎压执行器20和速度传感器19也需要安装以便监测机轮状态，这两个监测设备通常安装在图1所示的位置，因此，本技术将电机主体安装在这两个监测设备的后端靠近刹车盘23的位置，并通过较长的轴伸结构延伸至机轮轮轴前端，通过风扇向刹车盘及电机吹风散热。
24.本实施例的轴伸较长，通常会随电机转动产生摆动现象，为了防止电动机在高速旋转时，导致风扇发生偏摆，在靠近风扇部位的轴颈处安装一防摆动轴承，该轴承内圆与轴颈为小间隙配合，外圆与固定在轮轴端部的特性螺母过盈配合。
25.电动机在工作时，用于检测绕组温度的热敏电阻会实时将定子绕组的温度信号以电阻信号输出给系统上位机，用于对电动机绕组温升信号的监测和发生温升过高情况及时切断电源，保证刹车电动机的安全性。
26.在一些可选实施方式中，所述风扇14具有叶片及轴孔，转孔通过花键15与所述延伸段的末端固定连接。
27.在一些可选实施方式中，所述风扇14的轴孔外侧设置有反丝螺母21，通过反丝螺母21紧固所述风扇14，反丝螺母21螺纹连接在所述延伸段末端，且所述反丝螺母21的拧紧方向与风扇14的转动方向相反。
28.上述实施例中，延伸轴末端也就是轴头部位通过一平键与负载冷却风扇连接，轴头端面通过反丝螺母进行固定。本实施例中，风扇通过反丝螺母进行轴向固定，随着电动机
的旋转，其紧固效果越发明显，可避免因风扇松动而引起的系统故障。
29.在一些可选实施方式中，所述三相异步电动机的外壳通过槽口与凸起的配合方式安装在航空飞行器机轮的轮轴内壁的支撑套18上。本实施例中，电机主体是固定在机轮轮轴17内壁的，也可以将电机主体固定在支撑套18内壁上，支撑套18是套设在机轮轮轴17内壁的环形结构。
30.在一些可选实施方式中，所述三相异步电动机的定子绕组内部埋有用于采集绕组温度信号的热敏电阻，所述热敏电阻与机上监控设备连接。该电动机定子绕组内部埋有用于采集绕组温度信号的热敏电阻，会实时将定子绕组的温度信号以电阻信号输出给系统上位机，用于对电动机绕组温升信号的监测和发生温升过高情况及时切断电源，保证电动机的安全性
31.在一些可选实施方式中，所述端盖组件4上设置有压紧件，所述压紧件能够压紧所述传感器引出线。可以理解的是，由于传感器引出线是在电机壳体上的条形槽中引出至外界，为了避免引出线直接与机轮轮轴17或者支撑套18接触，规避引出线断裂风险，本实施例先将引出线绷直，然后通过压紧件在端盖组件4上压紧该引出线，从而防止引出线在条形槽中晃动。
32.在一些可选实施方式中，所述风扇14在轮轴外部具有风罩，风罩用于对风扇进行保护。
33.本实施例提供的三相异步电动机经在某型机的刹车系统中开展应用试验表明，该刹车系统的刹车盘寿命、成本和工作可靠性有明显优化和提高。
34.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。