[发明专利]一种载荷过渡式悬浮承载的旋转驱动装置

说明书

本发明属于旋翼技术领域，具体涉及一种载荷过渡式悬浮承载的旋转驱动装置；该旋转驱动装置由旋翼、旋翼环、转子、定子、支持架和涵道组成，通过转子带动旋翼旋转，而旋翼环悬浮在涵道的凹槽内通过悬浮的方式传递空气动力，支持架还可以通过调整支撑叶片的扭角来实现涵道整体的旋转或不动的控制。采用本发明提出的旋转驱动装置，不在受限于相互间的结构兼容要求，取消了旋转件启动悬浮至悬浮位置的相应结构以及控制设备，简化了装置的复杂度，减轻了装置的重量。

技术领域

本发明属于旋翼技术领域，具体涉及一种载荷过渡式悬浮承载的旋转驱动装置。

背景技术

传统的直升机旋翼是采用机械驱动方式通过中央的旋翼轴带动旋转，从发动机的输出轴传递动力到旋翼轴的过程中需要多级齿轮传递减速，存在着物理磨损、能量损耗以及机械振动和噪声等问题。

由于传统直升机旋翼的桨叶在半径越大的位置旋转线速度越快，该部位产生升力也大，一般桨叶的升力合力在桨叶的稍部约70％桨叶半径的位置处，即远离旋翼轴的位置，而常规旋翼装置的承载位置在中心处即旋翼轴，故桨叶升力与旋翼轴承载位置的力臂较长，导致桨叶、桨毂和旋翼轴所需承受的弯矩较大，导致振动大，疲劳寿命低。

悬浮承载的旋转驱动装置指通过悬浮的方式进行承载的装置，如磁悬浮、声悬浮、抗磁悬浮等非接触式传递载荷的方式；同时，通过机械力、电磁力等方式驱动旋转的装置。

常见的悬浮承载的旋转驱动装置是通过磁悬浮的模式承载，通过电磁力进行驱动旋转，具有悬浮和旋转驱动的磁场距离近的特点，存在磁场干扰的可能性；同时，旋转件在悬浮承载之前需要一个启动悬浮的过程和相应的装置，过程和结构较为复杂。由于常见的悬浮承载的旋转驱动装置是通过磁悬浮的模式承载，通过电磁力进行驱动旋转，具有悬浮和驱动的磁场距离近的特点，故悬浮和旋转驱动的磁场存在相互干扰的问题，同时还存在着悬浮支承和驱动机构在结构上需要互相兼容，导致无法同时优化的问题。

同时旋转件启动悬浮之前需要机械轴承(或滚转)支承，通过旋转到一定速度才能实现悬浮，带来了启动时间长和物理磨损的问题；也有通过先采用电磁悬浮的模式启动悬浮，再开始旋转驱动的方式，也无法避免启动时间长、逻辑复杂的问题。

发明内容

本发明的目的：一种载荷过渡式悬浮承载的旋转驱动装置，以解决目前常见的悬浮承载的旋转驱动装置存在的悬浮和旋转驱动的磁场存在相互干扰的问题，以及启动悬浮过程、装置、逻辑复杂等问题，并能增加气流旋转控制功能以拓展使用范围。

本发明的技术方案：一种载荷过渡式悬浮承载的旋转驱动装置，由旋翼、旋翼环、转子、定子、支持架和涵道组成，旋翼、旋翼环和转子固定连接，定子、支持架和涵道固定连接；转子带动旋翼旋转，而旋翼环悬浮在涵道的凹槽内，通过悬浮的方式传递空气动力。

上述装置中，支持架上设置支撑叶片，可以通过调整支撑叶片的扭角来实现涵道整体的旋转或不动的控制。

工作原理：在装置静止时，旋翼环通过转子与定子的相对固定来保持旋翼环始终位于涵道凹槽内的悬浮位置，无需滚珠等机械支持和启动悬浮的装置和控制系统，旋翼和旋翼环的重力由转子和定子的相对固定实现支撑。

在装置启动旋转时，旋翼环由于直接位于悬浮位置，可以直接通过转子驱动旋转。

在装置旋转时，转子驱动旋翼环旋转，进而带动旋翼旋转驱动空气流动产生空气动力，由于空气动力远大于旋翼和旋翼环的重力，并且与重力方向相反，故定子不再承受旋翼旋转产生的空气动力，转由涵道通过悬浮的方式传递空气动力。

支持架可通过调整导流叶片的扭角来调整旋翼旋转工作的气流，可通过诱导反向旋转气流来平衡旋翼旋转带来的反扭矩，使得单个涵道可独立飞行；也可以通过诱导产生正向旋转气流来加强旋翼的扭转现象，以达到加快涵道旋转的速度，起到快速调节无人机方向的作用。