基于磁齒輪的電磁彈射器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于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(zhuǎn)電機（1）、機械軸（2）、雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)（3）和艦載機搭載平臺（4）；旋轉(zhuǎn)電機位于機械軸的中心部位，且與雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)通過機械軸共軸連接；雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包括圓柱狀鐵芯（5）和外部沿周向排列的永磁體（6），雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中的永磁體（6）通過磁耦合實現(xiàn)運動傳遞，構(gòu)成雙邊磁齒輪結(jié)構(gòu)。該彈射器在低速下能輸出較大的穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩，改進了傳統(tǒng)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】基于磁齒輪的電磁彈射器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種彈射器，特別是用于航母艦載機起飛助力的一種基于磁齒輪的電磁彈射器。
【背景技術(shù)】
[0002]航母上空間有限，艦載機要在較短跑道內(nèi)順利升空就必須借助于起飛助力裝置一彈射器。
[0003]傳統(tǒng)的蒸汽彈射器經(jīng)多年演變在技術(shù)上已相當(dāng)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(fā)射體自身的動力裝置的前提下，以電磁力為加速手段，靠發(fā)射器的動力使被發(fā)射體獲得起飛所需的運動能量。與傳統(tǒng)的蒸汽彈射器相比，電磁彈射器具有體積小、效率高、質(zhì)量輕、運行和維護費用低廉的優(yōu)點，是近年來國內(nèi)外軍事專家的研究熱點。
[0004]目前，電磁彈射器中大部分采用直線電機，可將其視作一臺沿半徑方向剖開展平的旋轉(zhuǎn)電機，原旋轉(zhuǎn)電機的定子和轉(zhuǎn)子分別演變?yōu)橹本€電機的初級和次級。當(dāng)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(zhuǎn)運動變作直線運動。為實現(xiàn)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(fā)展。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電磁彈射器設(shè)計方案，克服傳統(tǒng)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(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種基于磁齒輪的電磁彈射器，包括旋轉(zhuǎn)電機1、機械軸2、雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)3和艦載機搭載平臺4。
[0007]所述旋轉(zhuǎn)電機I位于機械軸2的中心部位，該旋轉(zhuǎn)電機包括圓柱型的定子和轉(zhuǎn)子。
[0008]所述雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)3與旋轉(zhuǎn)電機I中的轉(zhuǎn)子通過機械軸共軸連接，且該雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)3以旋轉(zhuǎn)電機I鏡向?qū)ΨQ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(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中的永磁體6極距相同，兩者通過磁耦合實現(xiàn)運動傳遞，構(gòu)成雙邊磁齒輪結(jié)構(gòu)。
[0010]進一步地，所述永磁體6和7采用釹鐵硼材料，所述鐵芯材料5和8采用硅鋼片材料。
[0011 ] 進一步地，所述旋轉(zhuǎn)電機1、機械軸2與雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)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(fā)明運用于艦載機起飛助力，改變了傳統(tǒng)直線電機運行模式下的旋轉(zhuǎn)運動變直線運動的運行機理，實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)運動與直線運動相結(jié)合的工作方式:位置固定的普通旋轉(zhuǎn)電機通過機械軸連接帶動同軸的兩個轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；兩個轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中通過磁齒輪作用帶動艦載機搭載平臺實現(xiàn)直線運動；最終把實現(xiàn)直線運動的能量傳遞給待加速艦載機。本發(fā)明的有益效果如下:
(I)將普通旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)運動與直線運動相結(jié)合，旋轉(zhuǎn)電機位置固定，便于電流控制與電機檢修，避免了傳統(tǒng)直線電機長軌道繞組鋪設(shè)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(jù)艦載機改變彈射單元的工作數(shù)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(dǎo)致的危害，提高了系統(tǒng)的容錯性能。
[0014](3)雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與搭載平臺間通過永磁體的磁耦合代替?zhèn)鹘y(tǒng)機械耦合實現(xiàn)傳速，充分利用了磁齒輪無接觸、高可靠性、低維護成本的優(yōu)點，提高了系統(tǒng)性能。
[0015](4)雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)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(tǒng)直線運動式彈射器的導(dǎo)軌、支撐滑輪設(shè)計，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的前視圖；
圖2為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的示意圖；
圖3為本發(fā)明單個彈射單元的示意圖；
其中，1、旋轉(zhuǎn)電機，2、機械軸，3、雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，4、公用的艦載機搭載平臺，5、圓柱形鐵芯，6、環(huán)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(fā)明的具體實施過程的進一步描述:
本發(fā)明涉及一種基于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(zhuǎn)電機1、機械軸2、雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)3和公用的艦載機搭載平臺4 ;旋轉(zhuǎn)電機I包括圓柱型的定子、轉(zhuǎn)子；旋轉(zhuǎn)電機I與雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)3通過一個機械軸2共軸連接；該雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)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(fā)明的基本原理是利用磁齒輪將旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)運動通過磁耦合轉(zhuǎn)化為艦載機搭載平臺4的直線運動，實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)運動與直線運動相耦合的運動模式，從而改善了傳統(tǒng)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?？臻g位置固定的旋轉(zhuǎn)電機I通過機械軸2連接帶動同軸的雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)3旋轉(zhuǎn)。該雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)3在旋轉(zhuǎn)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(xiàn)直線運動。最終把實現(xiàn)的直線運動的能量傳遞給待加速艦載機。
[0019]本發(fā)明采用的新型電磁彈射器將旋轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)運動與搭載平臺的直線運動相結(jié)合，利用磁齒輪實現(xiàn)運動模式轉(zhuǎn)換，既改善了傳統(tǒng)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(yōu)點，具有重要的學(xué)術(shù)研究與工程應(yīng)用價值。
[0020]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不以上述實施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于磁齒輪的電磁彈射器，其特征在于:包括旋轉(zhuǎn)電機(I)、機械軸(2)、雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(3)和艦載機搭載平臺(4)； 所述旋轉(zhuǎn)電機(I)位于機械軸(2)的中心部位，該旋轉(zhuǎn)電機包括圓柱型的定子和轉(zhuǎn)子； 所述雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(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(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(3)與旋轉(zhuǎn)電機(I)中的轉(zhuǎn)子通過機械軸共軸連接，且該雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(3)以旋轉(zhuǎn)電機(I)鏡向?qū)ΨQ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(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中的永磁體(6)極距相同，兩者通過磁耦合實現(xiàn)運動傳遞，構(gòu)成雙邊磁齒輪結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁彈射器，其特征在于:所述永磁體(6)(7)采用釹鐵硼材料，所述鐵芯材料(5) (8)采用硅鋼片材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁彈射器，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)電機(I)、機械軸(2)與雙邊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(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(jù)權(quán)利要求3所述的電磁彈射器，其特征在于: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(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】樊英, 顧玲玲, 夏子朋 申請人:東南大學(xué)