一种磁悬浮旋翼结构及具有其的飞行器制造技术

本发明专利技术涉及一种磁悬浮旋翼结构，其属于飞行器结构设计技术领域，所述磁悬浮旋翼结构包括旋翼、旋翼静子、旋翼转子、旋转驱动模块、轴向支撑模块，通过所述电磁激励静子及电磁激励转子以驱动所述旋翼转动；通过与旋翼转子接触式支撑的支撑组件和与旋翼转子非接触式支撑的永磁阵列及感应轨，在旋翼低速和高速状态下分别进行支撑，完成旋翼的支撑。本发明专利技术的磁悬浮旋翼结构利用磁悬浮技术无接触、高转速的优势，解决大尺寸旋翼无法在外侧使用机械轴承支承的问题，且可有效降低飞行器的振动噪声并提高其隐身性能。

【技术实现步骤摘要】
一种磁悬浮旋翼结构及具有其的飞行器
本专利技术涉及飞行器结构设计
，具体涉及到一种磁悬浮旋翼结构。
技术介绍
当无人机旋翼采用外缘支承，若要求旋翼尺寸大、转速高，常规机械轴承无法满足要求；如果旋翼采用中心轴支承，这与传统无人机结构类似，在隐身、空气动力学方面优势发挥不出来。因此，将磁悬浮技术应用到无人机旋翼的支承上，可以让磁悬浮技术无接触、高转速的优势充分发挥出来；盘式永磁无刷直流电机体积小、重量轻、效率高，使旋翼的结构更加紧凑。两者结合不但可以提高旋翼环的转速，同时对降低旋翼环的振动噪声和提高其隐身性能具有重要的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种磁悬浮旋翼结构，用于解决或减轻现有技术中旋翼结构的弊端，以提高旋翼结构的气动力、降低振动或。为解决上述问题，本专利技术的技术方案是：一种磁悬浮旋翼结构，其包括旋翼、旋翼静子、旋翼转子、旋转驱动模块、轴向支撑模块；其中，所述旋翼静子包括相对设置的上旋翼静子及下旋翼静子，以构成用于放置所述旋翼转子的容纳部；所述旋转驱动模块包括电磁激励静子及电磁激励转子,所述电磁激励静子固定安装于所述上旋翼静子或下旋翼静子，所述电磁激励转子固定于所述旋翼上，通过所述电磁激励静子及电磁激励转子以驱动所述旋翼转动；所述旋翼转子沿旋翼径向方向固定安装于所述电磁激励转子上；所述轴向支撑模块包括与旋翼转子非接触式支撑的永磁阵列及感应轨和与旋翼转子接触式支撑的支撑组件，所述感应轨设置于所述旋翼转子上，且所述永磁阵列设置于所述上旋翼静子和下旋翼静子上，所述支撑组件分别设置于所述上旋翼静子和下旋翼静子以接触式支撑所述所述旋翼转子。有利的，还包括径向支撑模块，所述径向支承模块包括电磁铁及衔铁环，所述衔铁环沿旋翼径向设置且位于所述旋翼转子端部，所述电磁铁与所述衔铁环相对设置于所述旋翼静子上。有利的，所述径向支撑模块还包括位移传感器，所述位移传感器沿所述旋翼径向设置于所述衔铁环的相对位置的所述电磁铁上。有利的，所述电磁铁包括沿所述旋翼径向设置的第一电磁铁及沿旋翼轴向设置的第二电磁铁及第三电磁铁，所述第一电磁铁、第二电磁铁及第三电磁铁均安装于所述旋翼静子。有利的，所述衔铁环与所述位移传感器及电磁铁之间均具有间隙，且所述衔铁环与所述位移传感器之间的间隙小于所述衔铁环与电磁铁之前的间隙。有利的，所述径向支撑模块为多个，且沿所述旋翼的轴向均布。有利的，所述支持组件包括用于支撑所述旋翼转子的支撑圆珠和用于限制所述支撑圆珠沿所述旋翼径向移动的保持架，所述保持架固定于所述旋翼静子上。有利的，所述支撑圆珠与旋翼转子之间具有间隙A，以及所述感应轨与永磁阵列也具有间隙B，且所述感应轨与永磁阵列之间的间隙B大于所述支撑圆珠与旋翼转子之间的间隙A。有利的，所述永磁阵列相对于所述感应轨的感应面积A小于所述感应轨相对于所述永磁阵列的感应面积B，且所述永磁阵列的感应面积A投影在所述感应轨的感应面积B轮廓内。本专利技术还提供了一种飞行器，所述飞行器包括权利要求至9任一所述的磁悬浮旋翼结构，所述磁悬浮旋翼结构用于为所述飞行器提供气动力。本专利技术的磁悬浮选一结构与现有技术相比，具有如下优点：1)解决了现有的飞行器旋翼支承结构无法适用于大尺寸、高转速的情况，而本专利技术中利用磁悬浮技术无接触、高转速的优势，解决无法在外侧使用机械轴承支承的问题，降低旋翼转动时振动噪声；2)旋转驱动模块采用电磁驱动，具有体积小、重量轻、效率高的特点，使磁悬浮旋翼结构紧凑并提高其隐身性能。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1为本专利技术的磁悬浮旋翼示意图；图2为本专利技术的磁悬浮旋翼内部结构示意图；图3为图2中支撑组件局部放大图；图4为轴向支撑模块中的非接触支撑永磁阵列与感应轨的俯视图；图5为径向支撑模块俯视图；附图标记：10-旋翼；20-旋翼静子，21-上旋翼静子，22-下旋翼静子；30-旋翼转子；40-旋转驱动模块，41-电磁激励静子，42-电磁激励转子；50-轴向支撑模块，51-永磁阵列，52-感应轨，53-支撑组件，531-支撑圆珠，532-保持架；60-径向支撑模块，61-电磁铁，61a-第一电磁铁，61b-第二电磁铁，61c-第三电磁铁，62-衔铁环，63-位移传感器。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。如图1至图5所示，本专利技术的磁悬浮旋翼结构包括旋翼10、旋翼静子20、旋翼转子30、旋转驱动模块40、轴向支撑模块50。旋翼10用于在飞行器飞行过程中起产生升力和/或拉力的双重作用。旋翼静子20包括上旋翼静子21和下旋翼静子22，上旋翼静子21和下旋翼静子22相对设置构成一容纳部23，容纳部23可以容纳旋翼转子30及其它附件。旋转驱动模块40包括电磁激励静子41和电磁激励转子42，电磁激励静子41安装固定在上旋翼静子21或者下旋翼静子22上，或者安装于两者上。电磁激励转子42与旋翼10相对固定，通过电磁激励静子41和电磁激励转子42产生的激励电磁使得旋翼10转动。在本专利技术中，旋转驱动模块40采用盘式永磁无刷电机，其具有优良的性能和较短轴向尺寸，非常适合机器人、电动自行车、小型飞行器等场合的应用。旋翼转子30通过沿着旋翼10径向线L2方向固定的电磁激励转子42与旋翼10相对固定。需要说明的是，在图2中所示的示例中，电磁激励转子42固定于旋翼10的端部，但旋转驱动模块40用于驱动旋翼10旋转，因此电磁激励转子42除图中所示安装方式外，在实现上述功能时，可还以安装于旋翼10的上下端面中。在此基础上，旋翼转子30可直接与旋翼10相对固定，而无需电磁激励转子42的转接。轴向支撑模块50包括感应轨51、永磁阵列52及支撑组件53，其中感应轨51和永磁阵列52构成用于非接触式支撑旋翼转子30，感应轨51嵌入设置旋翼转子30的上下两面中，永磁阵列52与感应轨51相对设置于上旋翼静子21和下旋翼静子22中，通过感应轨51及永磁阵列52的作用下，使得旋翼转子30悬浮于容纳部23中。支撑组件53设置在旋翼转子20上，用于接触式旋翼转子。为了使得旋翼转子30稳定悬浮于容纳部23中，在本专利技术中，感应轨51及永磁阵列52均为两组，分别设置于旋翼转子30的两侧，这样两侧的非接触支撑组件来实旋翼转子30的非接触支撑。同样的，支撑组件53也为两组，分布于旋翼转子30的两侧，起到支撑作用。在本专利技术一实施例中，支撑组件53包括接触式支撑旋翼转子30的支撑圆珠531及用于限制保持支撑圆珠531运动的保持架532，保持架532固定安装于旋翼静子20上。在本专利技术另一实施例中，支撑组件53包括接触式支撑旋翼转子30的支撑圆柱及用于限制保持支撑圆珠531运动的保持架532，保持架532固定安装于旋翼静子20上。非接触支撑组件与支撑组件53虽均用于支持旋翼转子30，但不同支持在于，支持组件53用于在旋翼转子30静止及低速状态下进行支撑，而在旋翼转子30高速旋转状态下，非接触支撑组件用于悬浮支撑旋翼转子30。为了实现在两种状态下的支撑，支撑圆珠531与旋翼转子30之间具有间隙A，而感应轨51与永磁阵列52也具有间隙B，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁悬浮旋翼结构，其特征在于，所述磁悬浮旋翼结构包括旋翼(10)、旋翼静子(20)、旋翼转子(30)、旋转驱动模块(40)、轴向支撑模块(50)；所述旋翼静子(20)包括相对设置的上旋翼静子(21)及下旋翼静子(22)，以构成用于放置所述旋翼转子(30)的容纳部(23)；所述旋转驱动模块(40)包括电磁激励静子(41)及电磁激励转子(42),所述电磁激励静子(41)固定安装于所述上旋翼静子(21)和/或下旋翼静子(22)，所述电磁激励转子(42)固定于所述旋翼(10)上，通过所述电磁激励静子(41)及电磁激励转子(42)以驱动所述旋翼(10)转动；所述旋翼转子(30)沿旋翼(10)径向方向相对固定；所述轴向支撑模块(50)包括与旋翼转子(30)非接触式支撑的永磁阵列(52)及感应轨(51)和与旋翼转子(30)接触式支撑的支撑组件(53)，所述感应轨(51)设置于所述旋翼转子(30)上，且所述永磁阵列(52)设置于所述上旋翼静子(21)和下旋翼静子(22)上，所述支撑组件(53)分别设置于所述上旋翼静子(21)和下旋翼静子(22)以接触式支撑所述所述旋翼转子(30)。

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮旋翼结构，其特征在于，所述磁悬浮旋翼结构包括旋翼(10)、旋翼静子(20)、旋翼转子(30)、旋转驱动模块(40)、轴向支撑模块(50)；所述旋翼静子(20)包括相对设置的上旋翼静子(21)及下旋翼静子(22)，以构成用于放置所述旋翼转子(30)的容纳部(23)；所述旋转驱动模块(40)包括电磁激励静子(41)及电磁激励转子(42),所述电磁激励静子(41)固定安装于所述上旋翼静子(21)和/或下旋翼静子(22)，所述电磁激励转子(42)固定于所述旋翼(10)上，通过所述电磁激励静子(41)及电磁激励转子(42)以驱动所述旋翼(10)转动；所述旋翼转子(30)沿旋翼(10)径向方向相对固定；所述轴向支撑模块(50)包括与旋翼转子(30)非接触式支撑的永磁阵列(52)及感应轨(51)和与旋翼转子(30)接触式支撑的支撑组件(53)，所述感应轨(51)设置于所述旋翼转子(30)上，且所述永磁阵列(52)设置于所述上旋翼静子(21)和下旋翼静子(22)上，所述支撑组件(53)分别设置于所述上旋翼静子(21)和下旋翼静子(22)以接触式支撑所述所述旋翼转子(30)。2.根据权利要求1所述的磁悬浮旋翼结构，其特征在于，还包括径向支撑模块(60)，所述径向支承模块(60)包括电磁铁(61)及衔铁环(62)，所述衔铁环(62)沿旋翼(10)径向设置且位于所述旋翼转子(30)端部，所述电磁铁(61)与所述衔铁环(62)相对设置于所述旋翼静子(20)上。3.根据权利要求2所述的磁悬浮旋翼结构，其特征在于，所述径向支撑模块(60)还包括位移传感器(63)，所述位移传感器(63)沿所述旋翼(10)径向设置于所述衔铁环(62)的相对位置的所述电磁铁(61)上。4.根据权利要求3所述的磁悬浮...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘衍涛，胡业发，吴华春，李英明，王晓光，程鑫，曾加刚，
申请(专利权)人：中国直升机设计研究所，
类型：发明
国别省市：江西,36