一种使用碳纤维材料的电动涵道电机安装支架及其制作方法与流程

1.本发明涉及涵道飞行器领域，尤其涉及一种使用碳纤维材料的电动涵道电机安装支架及其制作方法。


背景技术：

2.涵道具有环括作用，其结构紧凑、气动噪声低、使用安全性好，因此作为一种推力或升力装置，被应用于飞行器设计当中。在同样功率消耗下,涵道风扇较同样直径的孤立螺旋桨,会产生更大的推力。涵道飞行器的旋桨不是暴露在外面的，对螺旋桨起到很好的保护效果，提高了飞行器的安全性。电动涵道电机以电力作为能源，通过电控来控制螺旋桨转速，同时有转向舵机来控制飞行器的航向和姿态。相比于油动涵道，电动涵道因其具有控制简单稳定、效率高、故障率低等优点，电动涵道飞行器越来越流行，电动涵道电机广泛应用于小型垂直起降涵道风扇飞行器，直升机涵道尾桨，航模电动涵道和水上飞机等。
3.电机支架是支撑涵道电机部件，有的轻型飞行器中电机支架同时还会支撑起电控，涵道电机和电控是飞行器飞行的重要部件，因此电机支架在飞行器担负着极其重要的使命。
4.电动涵道按照制作材料分类，可分为塑料涵道、金属涵道和碳纤维涵道，同样，涵道电机支架照制作材料一般分为塑料支架、金属支架和碳纤维支架。塑料材质的电机支架优点是质量轻、价格低廉，缺点是做工粗糙，强度较低；金属支架优点是强度高，价格适中，缺点是质量大，这对追求极致轻量化的飞行器来说是一大致命短板；碳纤维支架的优点很突出，满足高强度的同时质量非常的轻，缺点就是价格较高。
5.随着碳纤维技术的逐步成熟，为了满足强度的同时实现轻量化，越来越多的涵道飞行器选用碳纤维材料制作涵道壳体，但是电机支架材料目前普遍采用的还是金属和塑料，电机支架和涵道壳体材料的不同导致两者粘接方面有很多困难，粘接的强度和耐久性往往很难满足需求，为了改变这一现状，本发明设计了一种碳纤维材料的电动涵道电机支架，满足结构紧凑、强度高、通风散热性好、轻量化的同时，使用碳丝胶结局部加强的粘接方法，大大提高了碳纤维电机支架和碳纤维涵道壳体的粘接强度及抗疲劳性，延长了使用寿命。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对现有电动涵道电机安装支架质量重，与碳纤维涵道壳体粘接强度低、粘接寿命短等缺陷，本发明要解决的技术问题在于设计一种质量轻、结构紧凑、和碳纤维涵道壳体的粘接强度及抗疲劳性高的用于轻型飞行器的碳纤维电动涵道电机安装支架。
7.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
8.本发明一种使用碳纤维材料的电动涵道电机安装支架，包括中心壳体、胶结碳丝、短轴和长轴；所述短轴的数量为两根，所述长轴的数量为四根，两根短轴和四根长轴的一端
通过胶结碳丝与中心壳体进行局部胶结固连。
9.进一步的，所述短轴的半径为16mm，长50mm，两个短轴对称分布，用于支撑固定电池支撑杆。
10.再进一步的，所述长轴的长130mm，壁厚2mm，横截面为椭圆形；所述长轴外侧与涵道飞行器的碳纤维涵道体通过胶结碳丝进行局部胶结固连。
11.再进一步的，所述中心壳体由两个不同尺寸的空心圆柱体构成，下层空心圆柱体半径为42mm，高度为48mm，上层空心圆柱体半径为47.5mm，高度为30mm，二者有倒角圆滑过渡。
12.再进一步的，所述中心壳体底面开有四个椭圆形安装孔，用于固定电机；中心壳体底部设有两个开槽，减重的同时实现了电机及电调的通风散热。
13.一种使用碳纤维材料的电动涵道电机安装支架的制作方法，
14.第一步，将碳纤维支架粗胚置于模具中加热固化成型，形成中心壳体、短轴和长轴的粗制品；
15.第二步，将长轴粗制品和短轴粗制品用胶黏剂连接，分别在长轴粗制品和短轴粗制品的连接处包覆碳纤维平纹布预浸料,并用定向聚丙烯胶带缠绕绑定该连接处；
16.第三步，将短轴粗制品和长轴粗制品对应在中心壳体粗制品的设计位置上，采用胶结碳丝将短轴粗制品和长轴粗制品粘接在中心壳体上，置于烤箱中做加热固化成型处理，完成后对模具开模。
17.与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：
18.1.本发明使用碳纤维材料，内部中空，材料消耗量小，质量小，强度高，非常适用于轻型飞机、无人机、飞行汽车等飞行器；
19.2.本发明使用碳纤维细丝局部胶结加固工艺，相比于传统胶粘技术，粘接强度更高，寿命更长，结实耐用；
20.3.本发明中短轴与中心壳体固连，两根短轴来支撑碳管，碳管用来承载涵道壳体两侧的电池，巧妙地把电池重量传至电机支架来承载；
21.4.四根长轴与碳纤维涵道壳体固连，对称分布，结构合理，受力平均，使用寿命长。
附图说明
22.下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
23.图1是本发明设计的电机支架结构示意图；
24.图2是本发明设计的电机支架发挥功能状态下的结构示意图。
25.附图标记说明：1、中心壳体；2、胶接碳丝；3、短轴；4、长轴；5、涵道电机；6、螺旋桨；7、涵道壳体；8、电控支架；9、电控；10、电池护罩；11、电池承重杆。
具体实施方式
26.下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。
27.如图1所示，一种使用碳纤维材料的电动涵道电机安装支架，包括中心壳体1、胶结碳丝2、短轴3和长轴4。所述短轴3的数量为两根，所述长轴4的数量为四根，把两根短轴3和四根长轴4的一端通过胶结碳丝2与中心壳体1进行局部胶结固连，即构成了电动涵道电机
碳纤维安装支架。
28.如图2所示，使用胶接碳丝2把四根长轴4与中心壳体1局部加固连接，电机支架就与涵道壳体7固连为一体。使用四个螺栓把涵道电机5与电机支架的中心壳体1底部固定，再把螺旋桨6与涵道电机5连接固定。电池承重杆11穿过短轴3并固定，把电控支架8与中心壳体1固定，使用螺栓把电控9固定到电控支架8上面。因此，电机支架可同时承载涵道电机、电控以及电池。
29.其中一个具体实施例，所述短轴3的半径为16mm，长50mm，两个短轴3对称分布，用于支撑固定电池支撑杆。所述长轴4的长130mm，壁厚2mm，横截面为椭圆形。所述长轴4外侧与涵道飞行器的碳纤维涵道体通过胶结碳丝2进行局部胶结固连。所述中心壳体1由两个不同尺寸的空心圆柱体构成，下层空心圆柱体半径为42mm，高度为48mm，上层空心圆柱体半径为47.5mm，高度为30mm，二者有倒角圆滑过渡。所述中心壳体1底面开有四个椭圆形安装孔，用于固定电机。中心壳体1底部设有两个开槽，减重的同时实现了电机及电调的通风散热。
30.本具体实施例中，一种使用碳纤维材料的电动涵道电机安装支架的制作方法如下：
31.第一步，将碳纤维支架粗胚置于模具中加热固化成型，形成中心壳体1、短轴3和长轴4的粗制品；
32.第二步，将长轴粗制品和短轴粗制品分别用胶黏剂连接，分别在长轴粗制品和短轴粗制品的连接处包覆碳纤维平纹布预浸料,并用定向聚丙烯胶带缠绕绑定该连接处，对长轴粗制品和短轴粗制品本身具有加固的作用；
33.第三步，将短轴粗制品和长轴粗制品对应在中心壳体粗制品的设计位置上，采用胶结碳丝将短轴粗制品和长轴粗制品粘接在中心壳体上，置于烤箱中做加热固化成型处理，完成后对模具开模。
34.本发明的使用碳纤维材料的电动涵道电机安装支架的制作方法，制造出的碳纤维支架,材质为碳纤维环氧树脂复合材料,因此该碳纤维支架具有以下特性:比强度高、自重轻,利于显示设备的轻盈设计；比模量高、刚度大,抗摔性强；且耐腐蚀性、耐高温性好，不易变形，经久耐用。
35.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。