一种用于无人机的磁悬浮盘式电机制造技术

本发明专利技术提出一种用于无人机的磁悬浮盘式电机，包括壳体、转轴、下层定子、中间转子组、上层定子、磁悬浮轴承定子、磁悬浮轴承转子和传感器，下层定子固设于壳体内腔底部，转轴垂直设于壳体内腔中心，顶端穿出壳体顶部中心，中间转子组和磁悬浮转子从下往上依次套设于转子轴上，上层定子和磁悬浮定子穿过转子轴，磁悬浮定子固设于上层定子顶部，传感器为两个，对称设于壳体内壁上，与中间转子组相对应设置。本发明专利技术利用对磁悬浮轴承的良好控制，实现对盘式电机转子的完全悬浮，进而驱动与转子连接的转轴带动螺旋桨旋转。

A magnetic levitation disk motor for UAV

【技术实现步骤摘要】
一种用于无人机的磁悬浮盘式电机
本专利技术属于无人机装备的
，尤其涉及一种用于无人机的磁悬浮盘式电机。
技术介绍
无人机是一种以无线电遥控或由自身程序控制为主的不载人飞机，与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对飞行环境要求低，灵活飞行等优点，在未来有极大的应用价值。电机是无人机动力系统的重要组成部件。电机主要部件包括转子与定子及磁悬浮吸盘，螺旋桨与转子部分相连接，随着转子的旋转而旋转，直接为无人机提供动力。盘式电机的磁场沿电机的轴向分布，也称之为轴向磁场电机，此类电机具有结构简单、轴向长度短、控制灵活等诸多优点，可在对空间利用率要求高的无人机领域广泛应用。而目前应用于无人机上的机械轴承电机，功率小，磨损大，散热难。随着磁悬浮轴承的出现，避免了传统接触式轴承机械摩擦损耗的问题，增强了轴承使用寿命，使用磁悬浮电机是无人机飞行质量的保证。由于磁悬浮电机在运转时避免了机械接触，从而产生的噪音小，更适用于军用无人机领域。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种用于无人机的磁悬浮盘式电机，利用对磁悬浮轴承的良好控制，实现对盘式电机转子的完全悬浮，进而驱动与转子连接的转轴带动螺旋桨旋转。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于无人机的磁悬浮盘式电机，其特征在于，包括壳体、转子轴、下层定子、中间转子组、上层定子、磁悬浮轴承定子、磁悬浮轴承转子和传感器，所述下层定子固设于所述壳体内腔底部，所述转子轴垂直设于壳体内腔中心，顶端穿出壳体顶部中心，所述中间转子组和磁悬浮转子从下往上依次套设于转子轴上，所述上层定子和磁悬浮定子穿过转子轴，磁悬浮定子固设于上层定子顶部，所述传感器为两个，对称设于壳体内壁上，与中间转子组相对应设置。按上述方案，所述下层定子由圆盘状的下层定子本体、转矩绕组和保护垫组成，所述转矩绕组沿周向均匀间隔设于所述下层定子本体内部，所述保护垫为圆柱状结构，设于下层定子本体中心，顶部凸出于下层定子本体顶部。按上述方案，所述中间转子组由下层转子、隔磁环和上层转子依次粘接组成块状整体，所述下层转子的底面上沿周向均匀间隔设有多个永磁体。按上述方案，所述下层定子本体和保护垫均由环氧树脂材料制成。按上述方案，相邻的两个所述永磁体的极性相反。按上述方案，所述上层定子由上层定子本体和磁悬浮吸盘绕组组成，所述磁悬浮吸盘绕组嵌设于所述上层定子本体上。按上述方案，所述上层定子本体包括圆盘基体，所述圆盘基体底面周边均匀间隔设有多个凸块，所述磁悬浮吸盘绕组嵌设于所述凸块与圆盘基体的连接处。本专利技术的有益效果是：提供一种用于无人机的磁悬浮盘式电机，利用电机下层定子及下层转子做动力输出，上层定子及上层转子做为磁悬浮吸盘从而完成对电机转子的轴向悬浮控制，在上层定子上方安装磁悬浮轴承定子和转子，构成对电机转子径向的控制，从而完成盘式电机转子五个自由度的悬浮控制。附图说明图1为本专利技术一个实施例的结构透视图。图2为本专利技术一个实施例的结构拆分图。图3为本专利技术一个实施例的单定子单转子无铁芯盘式电机运行时转子及永磁体受到的单边拉力示意图。图4为本专利技术一个实施例的上层定子及上层转子通电后的磁力线示意图。图5为本专利技术一个实施例的上层定子及上层转子通电后的吸力数据图。图6为本专利技术一个实施例的磁悬浮轴承定子及转子通电后的磁力线示意图。图7为本专利技术一个实施例的磁悬浮轴承定子及转子通电后的吸力数据图。其中：1-壳体；2-下层定子本体；3-转矩绕组；4-保护垫；5-下层转子；6-永磁体；7-隔磁环；8-上层转子；9-上层定子本体；10-磁悬浮吸盘绕组；11-传感器；12-磁悬浮轴承定子；13-磁悬浮轴承转子；14-转子轴。具体实施方式为更好地理解本专利技术，下面结合附图和实施例对本专利技术进一步的描述。如图1-图2所示，一种用于无人机的磁悬浮盘式电机，包括壳体1、转子轴14、下层定子、中间转子组、上层定子、磁悬浮轴承定子12、磁悬浮轴承转子13和传感器11，下层定子固设于壳体内腔底部，转子轴垂直设于壳体内腔中心，顶端穿出壳体顶部中心，中间转子组和磁悬浮转子从下往上依次套设于转子轴上，上层定子和磁悬浮定子穿过转子轴，磁悬浮定子固设于上层定子顶部，传感器为两个，对称设于壳体内壁上，与中间转子组相对应设置。下层定子由圆盘状的下层定子本体2、转矩绕组3和保护垫4组成，转矩绕组沿周向均匀间隔设于下层定子本体内部，保护垫为圆柱状结构，设于下层定子本体中心，顶部凸出于下层定子本体顶部。下层定子本体和保护垫均由环氧树脂材料制成，以减轻电机重量延长无人机续航时间。当电机没通电磁悬浮系统不工作时，转子轴底部落在下层定子的保护垫上，保护垫对转子轴起到一定承载保护作用；当电机通电之后磁悬浮轴承系统工作，转子轴底部离开保护垫，当电机突然断电或者磁悬浮控制系统失控时，保护垫可以及时承载转子轴及固定于其上的转子结构，避免破坏整个电机的定转子部件及磁悬浮部件。中间转子组由下层转子5、隔磁环7和上层转子8依次粘接组成块状整体，下层转子的底面上沿周向均匀间隔设有多个永磁体6，相邻的两个永磁体的极性相反，下层转子与下层定子本体及转矩绕组作用下，驱动转子轴转动。下层转子系统工作时受到的单边拉力大小如图3所示。隔磁环夹在上层转子与下层转子之间，只有很薄一层，起隔磁作用，由于下层转子与上层转子的作用不同，两者同时作用时易产生干涉，所以需要用隔磁环隔离两个转子中的磁场。上层定子由上层定子本体9和磁悬浮吸盘绕组10组成，磁悬浮吸盘绕组嵌设于上层定子本体上，用于与上层转子作用产生吸力。上层定子及上层转子通电后的磁力线如图4所示，其吸力大小如图5所示，吸力远远大于下层转子系统所受的单边拉力，为转子系统的悬浮提供有力保证。上层定子本体包括圆盘基体，圆盘基体底面周边均匀间隔设有多个凸块，磁悬浮吸盘绕组嵌设于凸块与圆盘基体的连接处。当传感器检测出转子系统偏离位移，控制器将这一位移信号变换成控制信号，引起上层定子与上层转子之间的电磁力变化，从而驱使转子返回到原来的平衡位置。因此，不论转子系统受到向上或向下的扰动，它始终能处于稳定的平衡状态。当转子高速运转时，磁悬浮轴承定子与安装在转子轴上的磁悬浮轴承转子作用从而稳定转子轴的径向运动。磁悬浮轴承定子及转子通电后的磁力线如图6所示，所产生的径向平衡力如图7所示，可以很好的校正转子轴的径向运动。转子轴顶端通过与螺旋桨螺纹连接固定，电机旋转方向与其松紧方向相反，避免螺旋桨在运行过程中脱落，亦方便电机的维护。以上的仅为本专利技术的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本专利技术之权利范围，因此依本专利技术申请专利范围所做的等效变化，仍属本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于无人机的磁悬浮盘式电机，其特征在于，包括壳体、转子轴、下层定子、中间转子组、上层定子、磁悬浮轴承定子、磁悬浮轴承转子和传感器，所述下层定子固设于所述壳体内腔底部，所述转子轴垂直设于壳体内腔中心，顶端穿出壳体顶部中心，所述中间转子组和磁悬浮转子从下往上依次套设于转子轴上，所述上层定子和磁悬浮定子穿过转子轴，磁悬浮定子固设于上层定子顶部，所述传感器为两个，对称设于壳体内壁上，与中间转子组相对应设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于无人机的磁悬浮盘式电机，其特征在于，包括壳体、转子轴、下层定子、中间转子组、上层定子、磁悬浮轴承定子、磁悬浮轴承转子和传感器，所述下层定子固设于所述壳体内腔底部，所述转子轴垂直设于壳体内腔中心，顶端穿出壳体顶部中心，所述中间转子组和磁悬浮转子从下往上依次套设于转子轴上，所述上层定子和磁悬浮定子穿过转子轴，磁悬浮定子固设于上层定子顶部，所述传感器为两个，对称设于壳体内壁上，与中间转子组相对应设置。


2.根据权利要求1所述的一种用于无人机的磁悬浮盘式电机，其特征在于，所述下层定子由圆盘状的下层定子本体、转矩绕组和保护垫组成，所述转矩绕组沿周向均匀间隔设于所述下层定子本体内部，所述保护垫为圆柱状结构，设于下层定子本体中心，顶部凸出于下层定子本体顶部。


3.根据权利要求2所述的一种用于无人机的磁悬浮盘式电机，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建贵，聂辉，王隆扬，罗瑞仁，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42