一种磁悬浮式涵道风扇及飞行器

本发明属于航空飞行器，特别涉及一种磁悬浮式涵道风扇及飞行器。

背景技术：

1、涵道风扇是一个环形涵道包围若干片可旋转桨叶的机械结构，用于作为推进系统的重要组成部分；进一步解释性地，上述推进系统可应用于电推进固定翼飞行器、航空器、登陆艇、气垫船等领域。相比于使用开放式旋翼的方案，使用涵道风扇的推进系统具有气动效率较高且噪声较低的优势；另外，环形涵道结构可对桨叶提供物理安全保护，能够实现更加灵活的布置。

2、目前，使用涵道风扇的推进系统大多采用传统轴承结构和电力驱动，无法满足对于低噪声、高气动效率的更高要求，亟需研发新的涵道风扇结构。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种磁悬浮式涵道风扇及飞行器，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的技术方案，可实现涵道风扇悬浮运动，具有较高的驱动效率，且在高速状态下的噪声和振动较小。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明第一方面，提供一种磁悬浮式涵道风扇，包括：导管壳体、定子组件和转子组件；其中，

4、所述定子组件和所述转子组件均为环状；

5、所述定子组件固定安装于所述导管壳体的通道内，所述转子组件可转动的安装于所述定子组件内；所述转子组件内设置有叶片；

6、所述定子组件用于驱动所述转子组件转动，并使所述转子组件在径向方向上实现磁悬浮转动。

7、本发明的进一步改进在于，

8、所述定子组件包括：第一径向环状磁轴承、第一轴向环状磁轴承、绕组线圈和铁芯；其中，

9、所述铁芯为环状；

10、所述铁芯上缠绕有所述绕组线圈；

11、所述铁芯的两端均设置有所述第一径向环状磁轴承和所述第一轴向环状磁轴承。

12、本发明的进一步改进在于，

13、所述铁芯的外周涂覆有抗腐蚀层。

14、本发明的进一步改进在于，

15、所述转子组件包括：外支撑圈、第二径向环状磁轴承、第二轴向环状磁轴承和永磁体；其中，

16、所述外支撑圈的内壁面固定设置有叶片；

17、所述外支撑圈的外壁面固定设置所述永磁体；

18、所述外支撑圈的两端均固定设置有所述第二径向环状磁轴承和所述第二轴向环状磁轴承。

19、本发明的进一步改进在于，

20、所述叶片为扇形形状的桨叶。

21、本发明的进一步改进在于，

22、所述叶片与所述外支撑圈为一体化结构。

23、本发明的进一步改进在于，

24、所述第一径向环状磁轴承与所述第二径向环状磁轴承位置相对且磁极相反；

25、所述第一轴向环状磁轴承与所述第二轴向环状磁轴承位置相对且磁极相反。

26、本发明的进一步改进在于，

27、所述磁悬浮式涵道风扇至少存在一种工作状态，在所述工作状态下，通过改变所述定子组件中所述绕组线圈的电流以产生旋转磁场，通过旋转磁场与充磁的永磁体相互作用以驱动转子组件旋转；其中，磁轴承充磁后，位置相对的轴向环状磁轴承磁极相反，使转子轴向居中，使转子位置在运动过程中保持稳定，并且向外部传递来自转子的推力，使转子组件处于磁悬浮状态；位置相对的径向环状磁轴承磁极相反并产生相互斥力，使转子组件在旋转过程中保持径向居中实现涵道风扇磁悬浮运动。

28、本发明的进一步改进在于，

29、所述导管壳体为圆筒状；

30、所述导管壳体的内部沿圆周方向开设有用于安装定子组件的安装槽。

31、本发明第二方面，提供一种飞行器，所述飞行器采用本发明第一方面中任一项所述的磁悬浮式涵道风扇。

32、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

33、本发明提供了一种磁悬浮式涵道风扇，其设置有导管壳体、定子组件和转子组件，导管壳体的通道形成涵道；导管壳体的通道内固定设置有定子组件，定子组件用于驱动转子组件旋转，进而带动叶片旋转形成风扇；本发明技术方案中，通过定子组件使转子组件在径向方向上实现磁悬浮转动，可在保留现有涵道风扇优势的前提下，具有较高的驱动效率，且在高速状态下的噪声和振动较小。

34、本发明的优选方案中，定子组件设置有铁芯和绕组线圈，通过改变定子组件中绕组线圈的电流进而产生旋转磁场，并与充磁的永磁体相互作用，从而驱动转子旋转；在对磁轴承进行充磁后，位置相对的两对轴向环状磁轴承磁极相反，使转子轴向居中，保持转子位置在运动过程中保持稳定，并且向外部传递来自转子的推力；位置相对的两对径向环状磁轴承磁极相反，产生相互斥力，使转子组件在旋转过程中保持径向居中，从而实现该涵道风扇悬浮运动，所以本发明的磁悬浮式涵道风扇具有较高的驱动效率，且高速状态下的噪声和振动更小。

35、本发明的优选方案中，为了防止铁芯发生氧化，在铁芯的外周涂覆有抗腐蚀层。

36、本发明的优选方案中，扇形形状的叶片运动前后压差能够形成气流，通过导管壳体内部定子组件与转子组件之间的结构间隙可形成内部散热通道，可进一步提高散热效率；另外，通过叶片与转子组件的一体化结构设计，将叶片与转子组件进行固定连接，不采用传统传动轴的结构，提高了气动效率，解决了传统传动结构的传动轴维护问题。

37、本发明的优选方案中，磁轴承进行充磁后，位置相对的两对轴向环状磁轴承磁极相反，使转子轴向居中，使转子位置在运动过程中保持稳定，并且向外部传递来自转子的推力，使转子组件处于磁悬浮状态；同时，位置相对的两对径向环状磁轴承磁极相反，产生相互斥力，使转子组件在旋转过程中保持径向居中，从而实现该涵道风扇磁悬浮运动。

技术特征：

1.一种磁悬浮式涵道风扇，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮式涵道风扇，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的一种磁悬浮式涵道风扇，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的一种磁悬浮式涵道风扇，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的一种磁悬浮式涵道风扇，其特征在于，

6.根据权利要求4所述的一种磁悬浮式涵道风扇，其特征在于，

7.根据权利要求4所述的一种磁悬浮式涵道风扇，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的一种磁悬浮式涵道风扇，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的一种磁悬浮式涵道风扇，其特征在于，

10.一种飞行器，其特征在于，

技术总结本发明属于航空飞行器技术领域，公开了一种磁悬浮式涵道风扇及飞行器；其中，所述磁悬浮式涵道风扇包括：导管壳体、定子组件和转子组件；所述定子组件和所述转子组件均为环状；所述定子组件固定安装于所述导管壳体的通道内，所述转子组件可转动的安装于所述定子组件内；所述转子组件内设置有叶片；所述定子组件用于驱动所述转子组件转动，并使所述转子组件在径向方向上实现磁悬浮转动。本发明提供的技术方案，可实现涵道风扇悬浮运动，具有较高的驱动效率，且在高速状态下的噪声和振动较小。技术研发人员：胡雄龙,陈新民,熊俊辉,孔宇,陈文镥,汪俊奇受保护的技术使用者：中国科学院宁波材料技术与工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/27