[发明专利]基于径弯复合型片状超声电机的四轴微型飞行器

说明书

本发明公开了一种基于径弯复合型片状超声电机的四轴微型飞行器，该飞行器的旋翼上分别安装了一种特殊结构的超声电机，当四轴微型飞行器在工作状态时，通过改变A、B、C、D四台超声电机所加电压的大小，进而改变转轴的转速即可实现该飞行器的升降、俯仰、翻滚、偏航等功能。

技术领域

本发明涉及超声电机技术和微型飞行器领域，尤其涉及一种径弯复合型片状 超声电机。

背景技术

传统的微型四旋翼微型飞行器大都采用电磁电机，难以适应复杂的电磁环 境，而且在工作时也带有一定的噪声。

本发明利用径弯复合型片状超声电机作为该四轴微型飞行器的主体部分，结 构简单紧凑，而且由于超声电机的工作原理则是利用定子在超声频段内的振动， 所以该微型飞行器不惧怕电磁干扰，而且由于工作在超声频段噪音也有所减弱。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于径弯复合型片状超声电机的四轴微型飞行 器，该飞行器能够实现在任意方向上的自由飞行，结构简单紧凑，不受电磁干扰。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明的实施例提供了一种基于径弯复合型片状超声电机的四轴微型飞行 器，其中超声电机部分包括：定子1、压电陶瓷2、转子3、内旋转轴4、轴承5、 外旋转轴6、弹簧7、大固定8、小固定9；其中所述定子1在外，转子3的上、 下两部分在内，定子1中设有孔，所述内旋转轴4贯穿所述孔，在所述定子1的 一侧，所述转子3的上半部分、弹簧7、大固定8、外旋转轴6、轴承5自下而上 依次套装在内旋转轴4上，其中所述轴承5安装在外旋转轴6的内部。在所述定 子1的另一侧，转子3的下半部分、弹簧7和小固定9自上而下套装在所述内旋 转轴4上，通过调节大固定8和小固定9在内旋转轴4上的位移来调节弹簧的预 压力，进而可以控制转子3上、下部分与定子1之间的压力大小。

连接部分包括：环形基座11和十字梁12，所述基座11用于固定超声电机,所 述十字梁12用于连接四个环形基座，形成一个整体。

作为一种实施方式，外旋转轴6通过大固定8以及弹簧7与转子3的上半部分相 连接，当转子3的上半部分转动时会通过弹簧7带动大固定8旋转，进而带动外旋 转轴6旋转；内旋转轴4则通过弹簧7以及小固定9与转子3的下半部分相连接，转 动原理与前者类似。内、外旋转轴通过轴承5实现完全独立的旋转，互不干扰， 同时轴承5也可以保持在内、外旋转轴竖直方向上的稳定性。

作为一种实施方式，定子1是内部含有空心凸圆柱并通过梁式波导结构与其 内径相连接的圆环形金属片，所述定子1的上表面和下表面均有凸出的空心圆柱 与转子3的上、下部分相接触，两者之间的预压力则通过弹簧7进行调节。

作为一种实施方式，所述定子1内部梁式波导结构中梁的数量根据需要设计， 梁的形状可以采用直梁或变截面梁，所述定子1内部梁式波导结构中的梁绕定子 中心旋转对称。

作为一种实施方式，该微型飞行器所用的径弯复合型片状超声电机仅仅使用 单片压电陶瓷2贴于定子1的上或下表面，压电陶瓷2的内径与定子1的内径相同， 极化方向沿厚度方向，对压电陶瓷2施加任意正弦或余弦电信号，激励出定子1的 一阶径向振动和面外三阶弯振。使用单片压电陶瓷有利于减轻电机的重量以及减 少电机的发热量，延长电机的使用寿命。

作为一种实施方式，内、外转轴所用旋翼10分别采用正桨和反桨，具体尺寸 和材料根据实际情况而定，原则上在保证强度和刚度的前提下越轻越好。

作为一种实施方式，转子3的上、下部分是对称的半球形或锥形。