[发明专利]一种大口径环形磁悬浮电机及控制方法

说明书

本发明公开了一种大口径环形磁悬浮电机及控制方法，旨在解决飞机旋翼高速旋转过程中振动和噪音大，需要润滑，极易磨损和疲劳，维护费用高的不足。该发明包括旋翼固定环、旋翼转子、控制系统，旋翼固定环外壁上设有安装槽，旋翼转子上设有悬浮环，悬浮环内壁上安装吸附环，悬浮环上、下表面上均安装有活动永磁环，安装槽侧壁上和活动永磁环对应位置安装有固定永磁环，活动永磁环与固定永磁环的相对面磁极相同；旋翼固定环上均布安装若干电磁块，电磁块径向朝向吸附环且可通电吸引吸附环，旋翼固定环上靠近电磁块位置均安装有径向朝向吸附环设置的位移传感器；旋翼转子上安装无刷直流电机转子，旋翼固定环上安装无刷直流电机定子。

技术领域

本发明涉及一种飞机电机，更具体地说，它涉及一种大口径环形磁悬浮电机及控制方法。

背景技术

目前，随着国家把通用航空确定为支柱产业，人们对飞机的关注度越来越高，飞机上旋翼的转动产生气流和空气压差，使飞机获得一个向上或向前的升力，从而能够在空中飞行。旋翼高速旋转过程中振动和噪音大，需要润滑，极易磨损和疲劳，使用寿命短，维护费用高。

发明内容

本发明克服了飞机旋翼高速旋转过程中振动和噪音大，需要润滑，极易磨损和疲劳，使用寿命短，维护费用高的不足，提供了一种大口径环形磁悬浮电机及控制方法，飞机旋翼高速旋转过程中振动和噪音小，不需要润滑，无机械磨损，使用寿命长，维护费用低。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种大口径环形磁悬浮电机，包括旋翼固定环、旋翼转子、控制系统，旋翼转子上均布安装若干螺旋桨叶片，旋翼固定环轴向设置的外壁上设有安装槽，旋翼转子上设有悬浮环，悬浮环轴向设置的内壁上安装吸附环，悬浮环、吸附环与安装槽侧壁之间均设有悬浮间隙，悬浮环上、下表面上均安装有活动永磁环，安装槽侧壁上和活动永磁环对应位置安装有固定永磁环，活动永磁环与固定永磁环的相对面磁极相同；旋翼固定环上均布安装若干电磁块，电磁块径向朝向吸附环且可通电吸引吸附环，旋翼固定环上靠近电磁块位置均安装有径向朝向吸附环设置的位移传感器；旋翼转子上安装无刷直流电机转子，旋翼固定环上安装无刷直流电机定子，电磁块、位移传感器、无刷直流电机定子均与控制系统电连接。

控制系统对无刷直流电机定子通电，从而实现无刷直流电机转子的转动，带动螺旋桨叶片高速转动，转速的大小通过控制系统进行控制。活动永磁环与固定永磁环的相对面同极相斥，使悬浮环处于悬浮状态；吸附环和安装槽侧壁之间始终保持有间隙，确保旋翼转子转动过程中始终处于悬浮状态。控制系统对电磁块线圈通电使电磁块吸引吸附环，位移传感器检测到的信号输送到控制系统，控制系统根据读取的位移传感器的信号对电磁块的线圈是否通电以及通电电流大小进行控制。电磁块错时通断，同一时段对检测到的位移传感器与吸附环内壁之间最大距离位置的电磁块进行通电，从而使该电磁块对吸附环进行吸引，缩短位移传感器与吸附环内壁之间的距离。控制系统读取位移传感器信号并对单个电磁块通电的频率根据需要进行设定，从而使悬浮环始终处于动态平衡状态。这种大口径环形磁悬浮电机使飞机旋翼高速旋转过程中振动和噪音小，不需要润滑，无机械磨损，使用寿命长，维护费用低。

作为优选，旋翼转子上表面上设有防护环，旋翼固定环轴向设置的外壁上均布安装若干防撞轴承，防撞轴承轴向设置的外壁与防护环轴向设置的内壁之间设有防撞间隙，防撞间隙径向间距小于吸附环轴向设置的内壁与安装槽侧壁之间的径向间距。

当电磁块出现故障时，旋翼转子转动过程中径向出现细微偏移，防撞轴承对防护环内壁进行支撑，防止旋翼转子转动过程中径向出现较大偏差，能够保证电磁块出现故障时旋翼转子也能正常运转。

作为优选，吸附环轴向设置的内壁上安装铝合金感应环，位移传感器径向朝向铝合金感应环，位移传感器为电涡流位移传感器。铝合金为弱导磁体材料，磁效应弱，涡流效应强，有利于提高电涡流位移传感器的灵敏度。

作为优选，电磁块呈U形结构，电磁块的两端分别朝向吸附环轴向设置的内壁上铝合金感应环的上下两侧。这种结构的电磁块对吸附环的吸引力平稳。