基於磁齒輪的電磁彈射器的製造方法
2023-10-07 00:30:29
基於磁齒輪的電磁彈射器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於磁齒輪的電磁彈射器，該電磁彈射器由一個或多個彈射單元組成。每個彈射單元包括旋轉電機（1）、機械軸（2）、雙邊轉子結構（3）和艦載機搭載平臺（4）；旋轉電機位於機械軸的中心部位，且與雙邊轉子結構通過機械軸共軸連接；雙邊轉子結構包括圓柱狀鐵芯（5）和外部沿周向排列的永磁體（6），雙邊轉子結構對稱地連接在機械軸的兩端；艦載機搭載平臺包括下層永磁體（7）與上層鐵芯（8），下層永磁體（7）與雙邊轉子結構中的永磁體（6）通過磁耦合實現運動傳遞，構成雙邊磁齒輪結構。該彈射器在低速下能輸出較大的穩定轉矩，改進了傳統直線電機運行模式下故障率高、維護難、損耗大、效率低的缺陷。
【專利說明】基於磁齒輪的電磁彈射器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種彈射器，特別是用於航母艦載機起飛助力的一種基於磁齒輪的電磁彈射器。
【背景技術】
[0002]航母上空間有限，艦載機要在較短跑道內順利升空就必須藉助於起飛助力裝置一彈射器。
[0003]傳統的蒸汽彈射器經多年演變在技術上已相當成熟，但在效率和彈射力道控制上仍不夠理想。另外，蒸汽彈射器也有體積笨重，耗能大，維護勞動強度大，運行成本高等缺陷。而電磁彈射器可在不啟用被發射體自身的動力裝置的前提下，以電磁力為加速手段，靠發射器的動力使被發射體獲得起飛所需的運動能量。與傳統的蒸汽彈射器相比，電磁彈射器具有體積小、效率高、質量輕、運行和維護費用低廉的優點，是近年來國內外軍事專家的研究熱點。
[0004]目前，電磁彈射器中大部分採用直線電機，可將其視作一臺沿半徑方向剖開展平的旋轉電機，原旋轉電機的定子和轉子分別演變為直線電機的初級和次級。當初級中通電流，次級就在電磁力的作用下沿著初級做直線運動。但該種電機的工作方式僅僅是將旋轉運動變作直線運動。為實現全程加速，初級需要做得很長，繞組的放置與電流控制極為困難，故障率高，維護難，損耗大，工作效率低。因此，有必要提出一種新型電磁彈射器方案，改進直線電機運行模式下的不足，推動國防科技的發展。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種電磁彈射器設計方案，克服傳統直線電機運行模式下故障率高、維護難、損耗大、效率低的缺陷。
[0006]為實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
一種基於磁齒輪的電磁彈射器，包括旋轉電機1、機械軸2、雙邊轉子結構3和艦載機搭載平臺4。
[0007]所述旋轉電機I位於機械軸2的中心部位，該旋轉電機包括圓柱型的定子和轉子。
[0008]所述雙邊轉子結構3包括圓柱狀鐵芯5和外部沿周向極性交替均勻分布排列的永磁體6,該雙邊轉子結構3與旋轉電機I中的轉子通過機械軸共軸連接，且該雙邊轉子結構3以旋轉電機I鏡向對稱地連接在機械軸2的兩端。
[0009]所述艦載機搭載平臺4包括下層極性交替均勻分布排列永磁體7與上層鐵芯8 ；所述艦載機搭載平臺中的下層永磁體7與雙邊轉子結構中的永磁體6極距相同，兩者通過磁耦合實現運動傳遞，構成雙邊磁齒輪結構。
[0010]進一步地，所述永磁體6和7採用釹鐵硼材料，所述鐵芯材料5和8採用矽鋼片材料。
[0011 ] 進一步地，所述旋轉電機1、機械軸2與雙邊轉子結構3共同組成一個彈射單元，彈射單元間獨立工作，共用艦載機搭載平臺4，一個或多個彈射單元組成該彈射器。
[0012]本發明運用於艦載機起飛助力，改變了傳統直線電機運行模式下的旋轉運動變直線運動的運行機理，實現了旋轉運動與直線運動相結合的工作方式:位置固定的普通旋轉電機通過機械軸連接帶動同軸的兩個轉子旋轉；兩個轉子在旋轉過程中通過磁齒輪作用帶動艦載機搭載平臺實現直線運動；最終把實現直線運動的能量傳遞給待加速艦載機。本發明的有益效果如下:
(I)將普通旋轉電機的旋轉運動與直線運動相結合，旋轉電機位置固定，便於電流控制與電機檢修，避免了傳統直線電機長軌道繞組鋪設帶來的電流控制困難與繞組故障檢修困難，提高了控制精度和運行可靠性，降低了維護成本。
[0013](2)多臺彈射單元獨立工作，可根據艦載機改變彈射單元的工作數量，減小能量損耗。同時，多臺彈射單元獨立工作可減小單個單元工作故障導致的危害，提高了系統的容錯性能。
[0014](3)雙邊轉子結構與搭載平臺間通過永磁體的磁耦合代替傳統機械耦合實現傳速，充分利用了磁齒輪無接觸、高可靠性、低維護成本的優點，提高了系統性能。
[0015](4)雙邊轉子結構既起到運動傳遞的作用，又起到了機械支撐搭載平臺的功能，避免了傳統直線運動式彈射器的導軌、支撐滑輪設計，簡化了系統結構。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明結構的前視圖；
圖2為本發明整體結構的示意圖；
圖3為本發明單個彈射單元的示意圖；
其中，1、旋轉電機，2、機械軸，3、雙邊轉子結構，4、公用的艦載機搭載平臺，5、圓柱形鐵芯，6、環形永磁體，7、搭載平臺下層永磁體，8、搭載平臺上層鐵芯。
【具體實施方式】
[0017]下面是對本發明的具體實施過程的進一步描述:
本發明涉及一種基於磁齒輪的新型電磁彈射器，它由一個或多個彈射單元組成。如圖1-圖3所示，每個彈射單元包括旋轉電機1、機械軸2、雙邊轉子結構3和公用的艦載機搭載平臺4 ;旋轉電機I包括圓柱型的定子、轉子；旋轉電機I與雙邊轉子結構3通過一個機械軸2共軸連接；該雙邊轉子結構3包括圓柱狀鐵芯5和外部沿周向排列的永磁體6，對稱地連接在機械軸2的兩端，艦載機搭載平臺4包括下層永磁體7與上層鐵芯8。
[0018]本發明的基本原理是利用磁齒輪將旋轉電機的旋轉運動通過磁耦合轉化為艦載機搭載平臺4的直線運動，實現了旋轉運動與直線運動相耦合的運動模式，從而改善了傳統直線電機運行模式下故障率高、維護難、損耗大、效率低的缺陷。空間位置固定的旋轉電機I通過機械軸2連接帶動同軸的雙邊轉子結構3旋轉。該雙邊轉子結構3在旋轉過程中通過永磁體6和永磁體7的磁耦合作用帶動艦載機搭載平臺4實現直線運動。最終把實現的直線運動的能量傳遞給待加速艦載機。
[0019]本發明採用的新型電磁彈射器將旋轉電機的旋轉運動與搭載平臺的直線運動相結合，利用磁齒輪實現運動模式轉換，既改善了傳統直線運行模式下的缺陷，又充分吸收了磁齒輪免維護、可靠性高的優點，具有重要的學術研究與工程應用價值。
[0020]以上所述僅為本發明的較佳實施方式，本發明的保護範圍並不以上述實施方式為限，但凡本領域普通技術人員根據本發明所揭示內容所作的等效修飾或變化，皆應納入權利要求書中記載的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種基於磁齒輪的電磁彈射器，其特徵在於:包括旋轉電機(I)、機械軸(2)、雙邊轉子結構(3)和艦載機搭載平臺(4)； 所述旋轉電機(I)位於機械軸(2)的中心部位，該旋轉電機包括圓柱型的定子和轉子； 所述雙邊轉子結構(3)包括圓柱狀鐵芯(5)和外部沿周向極性交替均勻分布排列的永磁體(6)，該雙邊轉子結構(3)與旋轉電機(I)中的轉子通過機械軸共軸連接，且該雙邊轉子結構(3)以旋轉電機(I)鏡向對稱地連接在機械軸(2)的兩端； 所述艦載機搭載平臺(4)包括下層極性交替均勻分布排列永磁體(7)與上層鐵芯(8); 所述艦載機搭載平臺的下層永磁體(7)與雙邊轉子結構中的永磁體(6)極距相同，兩者通過磁耦合實現運動傳遞，構成雙邊磁齒輪結構。
2.根據權利要求1所述的電磁彈射器，其特徵在於:所述永磁體(6)(7)採用釹鐵硼材料，所述鐵芯材料(5) (8)採用矽鋼片材料。
3.根據權利要求1所述的電磁彈射器，其特徵在於:所述旋轉電機(I)、機械軸(2)與雙邊轉子結構(3)共同組成一個彈射單元，一個或多個彈射單元組成該彈射器。
4.根據權利要求3所述的電磁彈射器，其特徵在於:所述的彈射單元間獨立工作，共用艦載機搭載平臺(4)。
【文檔編號】B64F1/04GK103523242SQ201310509310
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】樊英, 顧玲玲, 夏子朋 申請人:東南大學