[发明专利]一种航空用的多级串联式轮缘驱动涵道推进器

权利要求书

1.一种航空用的多级串联式轮缘驱动涵道推进器，其特征在于：推进器内部是多台轮缘电机串联排布，其多级轮缘电机串联式结构的最小单元组合结构分别为三台电机串联的三级轮缘涵道推进器和两台电机串联的对转式轮缘涵道推进器；为了提高涵道内部气流压缩效率和推进器风扇压比性能，三级式轮缘涵道推进器的风扇采用前两级风扇正向旋转最后一级反向旋转，以及前后风扇正向旋转且中间风扇反向旋转的两种驱动方式；对转式轮缘涵道推进器的前后风扇转向相反；

轮缘电机的定子和转子布置在涵道导管内部，转子和叶片围带集成并增加加固结构，叶片围带和内置风扇桨叶叶尖相连接；各级轮缘电机的内置风扇中心处于同一轴线；为了实现涵道流道对气体的压缩能力以及提升每级风扇对气体的压缩作用，各级轮缘电机的转速从低到高，并且各级轮缘电机的内径从大到小依次排列，即前后风扇的桨径不同，前级风扇内径最大，后级风扇内径最小，涵道内径相应变化；为了避免影响涵道内的气动性能，定子和转子以及叶片围带完全埋在涵道导管内部；涵道导管外表面内部和定子铁芯贴合；涵道导管管内侧表面和叶片围带内侧表面平行；电机定转子间气隙从转子防护套外侧延长到定子绕组端部对应位置的涵道内壁处，在涵道内高速气流的作用下等效成辅助散热风道，即高速飞行时涵道内置风扇推动涵道内部气流向后时，气流会从后向前通过电机气隙对电机进行散热，同时涵道机壳外侧气流对电机的定子及定子绕组也起到散热作用；

轮缘电机的转子采用鼠笼结构，为减小高速旋转时的导条应力，鼠笼导条截面圆角矩形，靠近转子外侧的圆角半径比靠近转子内侧的圆角半径大，导条端环为焊接的圆环；叶片围带截面成凹形，轮缘电机的转子嵌在叶片围带凹槽中，叶片围带的宽度和两端转子导条端环的宽度相等，两侧成一个平面；为了进一步提高结构强度，加固片从两端紧紧压住转子和叶片围带，沿圆周分布的铆接加固梁串过加固片和叶片围带；转子铁芯采用高强度硅钢片，并且在硅钢片之间叠加钛合金叠片，两侧的加固片选择钛合金材料，叶片围带采用钛合金材料，加固梁的合金材料强度最高；各级轮缘电机的转子轴向限位支撑结构套在内置风扇中心孔径处的加固轴上，各级轴向限位支撑结构套在支撑杆上并通过卡位进行互相限位；轴向限位结构和加固轴都不旋转，加固轴两端的径向有三片或四片辐条状支撑杆连接到涵道导管；各级轮缘电机的转子径向限位结构固定在轴向限位支撑结构内；转子径向限位结构是自由旋转的，其内部与轴向支撑结构接触的是内径很小的滚珠轴承，径向限位结构轴向两侧与轴向限位结构两端之间是两个内径稍大的滚珠轴承。

2.根据权利要求1所述的一种航空用的多级串联式轮缘驱动涵道推进器，其特征在于：各轮缘电机的定子绕组采用级联方式，即各级电机的每相绕组穿过定子槽之后不形成传统的端部绕组结构，而是直接和前后级电机的绕组导线相连，电枢绕组导线在级联排列的第一个和最后一个轮缘电机的外侧形成端部绕组结构；在电机与电机的级联过程绕组导线采用相位分路和并联的方式以从而满足各级电机的绕组绕制和额定工作电流；不同的电机电枢绕组的匝数不同，跨距不同，为了满足单独电机控制器驱动，各级电机的每相安匝数为相同值，即每级电机的每相匝数和工作电流的乘积相等，控制器的直流母线电压大于各级电机反电势之和。