波状升力风扇转子的制作方法

背景技术：

电动竖直(或短)起飞和着陆(vtol)的飞行器使用由电动马达驱动的升力风扇(转子)为竖直飞行(诸如起飞、悬停和着陆)提供升力。相同或其它的转子可用于在向前飞行中推进飞行器。

电动飞行器典型地在室外环境中操作。特别是当在地面附近操作时，如在起飞和着陆期间，碎片可冲击飞行器的操作表面，包括升力风扇和/或其它转子。在飞行中，鸟类和其它空中障碍物可冲击升力风扇或其它转子。

除了需要能够承受与异物的接触之外，升力风扇和其它转子必须能够承受与飞行相关联(诸如风、雨)以及施加控制飞行器位置和飞行所需要的力和力矩的力。

电动飞行器的升力风扇和螺旋桨由机载电池提供功率。飞行器的重量是在确定飞行器操作范围和其它性能参数中的重要因素。复合材料可用于提供轻质飞行器，包括轻质升力风扇或其它转子，但此类材料可不如更耐用但更重的材料能够承受与异物的接触和其它飞行应力。

附图说明

在以下详细描述和附图中公开本发明的各种实施例。

图1a是示出波状升力风扇转子的实施例的图。

图1b是示出波状升力风扇转子的实施例的图。特别地，示出图1a的波状升力风扇转子100的顶视图。

图1c是示出波状升力风扇转子的实施例的图。特别地，示出图1a的波状升力风扇转子100的前视图。

图2a是示出波状升力风扇转子的实施例的图。

图2b是示出波状升力风扇转子的实施例的图。

图2c是示出波状升力风扇转子的实施例的图。

图2d是示出波状升力风扇转子的实施例的图。

图3a是示出波状升力风扇转子芯的实施例的图。

图3b是示出波状升力风扇转子芯的实施例的图。

图3c是示出轴承开孔的实施例的图。

图3d是示出轴承开孔和波状升力风扇转子芯的实施例的图。

图4是示出包括多个波状升力风扇转子的电动飞行器的实施例的图。

具体实施方式

本发明可以以多种方式实施，作为一个过程包括；仪器；系统；物质的组合物；实现在计算机可读存储介质上的计算机程序产品；和/或处理器，诸如配置成执行存储在联接到处理器的存储器上和/或由该存储器提供的指令的处理器。在该说明书中，这些实施方式或本发明可采取的任何其它形式可称为技术。大体上，在本发明的范围内，所公开过程的步骤顺序可改变。除非另外说明，描述为配置成执行任务的构件(诸如处理器或存储器)可实施为暂时配置成在给定时间执行任务的通用构件或制造成执行任务的特定构件。如本文中使用的，术语“处理器”指的是配置成处理数据(诸如计算机程序指令)的一个或多个设备、电路和/或处理核心。

下文提供本发明的一个或多个实施例的详细描述以及示出本发明原理的附图。结合此类实施例描述本发明，但本发明不限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求书限定，且本发明包含许多备选物、修改和等同物。在以下描述中阐述许多特定细节，以便提供对本发明的透彻理解。这些细节出于示例的目的来提供，且本发明可根据权利要求书在没有这些特定细节中的一些或全部的情况下实施。出于清楚的目的，与本发明相关的技术领域中已知的技术材料不详细描述，使得本发明不会不必要地模糊。

公开波状转子。在各种实施例中，如本文中公开的波状转子包括包在上转子蒙皮与下转子蒙皮之间的波状芯。在一些实施例中，转子可用于为航空应用提供耐用但相对轻质的转子，诸如用于竖直(或短)起飞和着陆(vtol)的电动飞行器的升力风扇转子。在各种实施例中，如本文中公开的波状转子包括复合波状芯、复合上蒙皮和复合下蒙皮。在一些实施例中，复合波状芯、复合上蒙皮和复合下蒙皮单独地形成并结合在一起以形成波状转子。

在各种实施例中，如本文中公开的波状转子的外蒙皮包括类似于外骨骼的刚性外壳，且包括类似于内骨骼的波状芯。在各种实施例中，波状芯增强外壳，而不向转子添加过大的重量。

图1a是示出波状升力风扇转子的实施例的图。在示出的示例中，升力风扇转子100包括上蒙皮102和下蒙皮104。在各种实施例中，在图1a中未示出的波状芯包在上蒙皮102和下蒙皮104中。

在一些实施例中，上蒙皮102和下蒙皮104是复合结构，包括但不限于碳纤维增强聚合物材料。为制造每个，在至少部分限定上蒙皮102或下蒙皮104形状的模具中叠铺预浸复合前体织物的层(在适用时)。叠铺的预浸堆叠固化，例如在真空或其它压力条件下热固化，以形成刚性复合部分。在各种实施例中，在示出的定向a上，上蒙皮102可包括至少部分向下凹的形状，而下蒙皮104限定向上凹的形状。如示出的，在各种实施例中，图1a中未示出的上文描述的波状芯至少部分地填充空隙，该空隙将另外通过将上蒙皮102结合到下蒙皮104来限定。

在各种实施例中，波状芯从限定在升力风扇转子100中间的开孔径向延伸，以允许轴驱动(旋转)升力风扇转子，且如示出的，波状芯沿左转子叶片和右转子叶片的相应芯的至少一部分纵向延伸。

虽然在图1a中示出双叶片转子，在各种实施例中，提供包括更多(例如，四个或更多)或更少(例如，零个或一个)叶片的波状芯转子。在各种实施例中，如本文中公开的波状转子的中心盘或毂部分可比图1a中示出的示例中的更大或更小。设想到在转子盘或毂和转子叶片中的一个或两个中具有波状芯的转子。

图1b是示出波状升力风扇转子的实施例的图。特别地，示出图1a的波状升力风扇转子100的顶视图。

图1c是示出波状升力风扇转子的实施例的示意图。特别地，示出图1a的波状升力风扇转子100的前视图。

图2a是示出波状升力风扇转子的实施例的图。在示出的示例中，除了上蒙皮102和下蒙皮104之外，图1a的波状升力风扇转子100示为包括波状芯202。

如由向下指的箭头所指示的，在各种实施例中，波状芯202包在上蒙皮102与下蒙皮104之间。波状芯202在图2a中示为整体件，但在一些实施例中，波状芯可由两件或更多件组成。

在一些实施例中，波状芯202是复合结构。在一些此类实施例中，形成波状芯202，但在至少部分限定波状芯202的三维形状的模具中叠铺预浸复合前体织物的重叠条(或其它件)。模具包括多个起伏特征。预浸织物叠铺在模具中，包括通过将预浸重叠件覆合和层叠在起伏特征上以及位于起伏特征之间的谷中，以产生预浸层的堆叠，该预浸层堆叠包括覆盖起伏特征的部分，以限定成品复合波状芯部的上帽部分；铺设于起伏特征之间的谷的最低区域中的部分，以限定成品复合波状芯部的下帽部分；上帽部分与下帽部分之间的部分，以限定成品复合波状芯部的腹板区域。堆叠在模具中的预浸层固化，例如通过在真空或其它压力下加热，以提供刚性成品复合波状芯部。

在各种实施例中，如上文描述的那样制造的复合波状芯部(例如图2a的波状芯202)结合(例如，使用糊剂或其它粘合剂)到上蒙皮102和下蒙皮104中的一者或两者上，以提供具有如本文中公开的波状芯的升力风扇100。例如，在各种实施例中，以分别对应于波状芯202的上帽部分或下帽部分的图案将粘合剂施加到波状芯202的上帽部分和下帽部分，且可选地施加到上蒙皮102和下蒙皮104中的一者或两者上，且该件如由图2a中的向下箭头所指示的那样组装，以提供成品波状升力风扇转子100。

在各种实施例中，基本圆柱形的轴承开孔(未示出)插入到上蒙皮、波状芯和下蒙皮中的一个或多个中。轴承开孔可配置成接纳马达轴以驱动(旋转)转子。

虽然图2a中示出的示例包括包在外蒙皮之间的波状芯202，该外蒙皮包括单独的上蒙皮部分102和下蒙皮部分104，在一些备选实施例中，如本文中公开的波状芯可包围在包括更多或更少件的外转子蒙皮内。

图2b是示出波状升力风扇转子的实施例的图。在示出的示例中，图2a的波状芯202以概念性水平截面示出。在各种实施例中，如本文中公开的波状转子芯(诸如波状芯202)包括结合到上蒙皮102的内表面的上帽部分、结合到下蒙皮104的内表面的下帽部分，以及在上帽部分与下帽部分之间延伸的腹板部分。如图2b中示出的，如本文中公开的波状转子芯的水平截面包括其中波状芯的腹板部分所存在的区域和它们之间的空隙。在各种实施例中，在存在构成芯部的材料的地方，波状芯提供增加的强度和刚性，同时留下空隙(诸如图2b中示出的那些)允许提供相对轻质的转子。

图2c是示出波状升力风扇转子的实施例的图。在示出的示例中，波状芯202的一部分以竖直截面示出。如示出的，波状芯202的图示部分包括结合到上蒙皮102的内表面的上帽部分、结合到下蒙皮104的内表面的下帽部分，以及在上帽部分与下帽部分之间延伸的腹板部分(在该示例中是竖直的)。

虽然图2c中示出“ω”截面，在各种实施例中，可使用波状截面形状或图案，包括但不限于“i”、“m”或任何其它截面或其组合，通过该截面，波状芯可横跨在上转子蒙皮与下转子蒙皮的相应内表面之间，而不完全填充上蒙皮与下蒙皮之间的内部空间。

图2d是示出波状升力风扇转子的实施例的图。特别地，图2c中示出的波状芯202的部分未示出上蒙皮102和下蒙皮104，以允许标记截面的部分。如示出的，波状芯202的图示部分包括上帽部分204、下帽部分206和腹板部分208。

虽然复合材料在本文中描述为用于各种实施例中以提供如本文中公开的波状转子，在各种实施例中，其它材料可用于提供上蒙皮、波状芯和下蒙皮中的一个或多个。例如，上蒙皮和下蒙皮可包括轻质金属，诸如铝或钛。在一些实施例中，波状芯可由金属片和/或通过弯曲或另外成形的波状材料(诸如蜂窝状或另外波状的铝或其它轻质金属)形成。在各种实施例中，如本文中公开的波状芯可通过挤压、模制、铸造、机加工、铣削、弯曲、冲压或限定如本文中公开的波状结构的任何过程和/或其组合来制造。

图3a是示出波状升力风扇转子芯的实施例的图。在示出的示例中，波状芯300包括与升力风扇转子的中心盘和左/右叶片部分相关联的中心花样(rosette)部分。相应部分中的每个包括上帽部分302、下帽部分304和在相邻的上帽部分302与下帽部分304之间延伸的腹板部分308，上帽部分302与上蒙皮(图3a中未示出)的内表面相接(例如，接触并可结合到上表皮的内表面)。

如图3a中的示例所示出的，在各种实施例中，如本文中公开的波状转子芯可具有任何任意的形状。例如，上帽部分302和下帽部分304可具有任何形状和曲率，例如，根据需要符合转子蒙皮的内表面的对应形状，波状芯可设计成符合转子蒙皮的内表面的对应形状。另外，腹板部分308的高度可根据需要来变化，以符合上蒙皮和下蒙皮的相应内表面之间的空间高度。

在一些实施例中，在组装包括图3a的波状芯300的升力风扇时，在轴承开孔的外圆柱表面上具有锥形齿的轴承开孔插入于波状芯300的中心花样部分的中心中。锥形齿与波状芯300的对应锥形波状结构接合，且可结合到波状芯300的对应锥形波状结构，特别是限定波状芯300内孔的波状芯300的部分的锥形“帽”状内端，以提供强度和刚性以及与芯300的强机械联接。

图3b是示出波状升力风扇转子芯的实施例的图。特别地，图3a的波状芯300用虚切线(而不是如图3a中示出的实切线)示出，以进一步示出和突出波状芯300的特征。

图3c是示出轴承开孔的实施例的图。在示出的示例中，轴承开孔322包括从中心开孔324径向延伸的多个齿322。在各种实施例中，齿322的尺寸和形状与相关联的波状升力风扇转子芯(诸如图3a和图3b的芯300)的花样部分中的开口互补。

图3d是示出轴承开孔和波状升力风扇转子芯的实施例的图。在示出的示例中，竖直点线示出轴承开孔322如何与图3a和图3b的波状升力风扇转子芯300配合。

图4是示出包括多个波状升力风扇转子的电动飞行器的实施例的图。在示出的示例中，飞行器400包括机身402和机翼404。三个翼下安装吊杆406安装在每个机翼404下方，且在每个安装吊杆的前端和后端安装有升力风扇408和相关联的马达(未示出)。推进器型螺旋桨410为向前飞行提供推力。飞行器400包括从机上吊杆406向后延伸的尾部结构412。飞行控制表面414、416和418在向前飞行期间提供稳定性和控制。

在各种实施例中，升力风扇408和螺旋桨410中一个或多个包括如本文中公开的波状转子。例如，在各种实施例中，升力风扇408包括如图1a至图3b中的一个或多个所示出的波状升力风扇转子。

使用本文中公开的技术，可提供耐用且轻质的转子。

虽然出于清楚理解的目的已较为详细地描述了前述实施例，本发明不限于所提供的细节。有许多备选方式来实施本发明。所公开的实施例是说明性且非限制性的。

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