CN103523242A - 基于磁齿轮的电磁弹射器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于磁齿轮的电磁弹射器，该电磁弹射器由一个或多个弹射单元组成。每个弹射单元包括旋转电机（1）、机械轴（2）、双边转子结构（3）和舰载机搭载平台（4）；旋转电机位于机械轴的中心部位，且与双边转子结构通过机械轴共轴连接；双边转子结构包括圆柱状铁芯（5）和外部沿周向排列的永磁体（6），双边转子结构对称地连接在机械轴的两端；舰载机搭载平台包括下层永磁体（7）与上层铁芯（8），下层永磁体（7）与双边转子结构中的永磁体（6）通过磁耦合实现运动传递，构成双边磁齿轮结构。该弹射器在低速下能输出较大的稳定转矩，改进了传统直线电机运行模式下故障率高、维护难、损耗大、效率低的缺陷。

Description

基于磁齿轮的电磁弹射器

技术领域

本发明涉及一种弹射器，特别是用于航母舰载机起飞助力的一种基于磁齿轮的电磁弹射器。 

背景技术

航母上空间有限，舰载机要在较短跑道内顺利升空就必须借助于起飞助力装置——弹射器。

传统的蒸汽弹射器经多年演变在技术上已相当成熟，但在效率和弹射力道控制上仍不够理想。另外，蒸汽弹射器也有体积笨重，耗能大，维护劳动强度大，运行成本高等缺陷。而电磁弹射器可在不启用被发射体自身的动力装置的前提下，以电磁力为加速手段，靠发射器的动力使被发射体获得起飞所需的运动能量。与传统的蒸汽弹射器相比，电磁弹射器具有体积小、效率高、质量轻、运行和维护费用低廉的优点，是近年来国内外军事专家的研究热点。

目前，电磁弹射器中大部分采用直线电机，可将其视作一台沿半径方向剖开展平的旋转电机，原旋转电机的定子和转子分别演变为直线电机的初级和次级。当初级中通电流，次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。但该种电机的工作方式仅仅是将旋转运动变作直线运动。为实现全程加速，初级需要做得很长，绕组的放置与电流控制极为困难，故障率高，维护难，损耗大，工作效率低。因此，有必要提出一种新型电磁弹射器方案，改进直线电机运行模式下的不足，推动国防科技的发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电磁弹射器设计方案，克服传统直线电机运行模式下故障率高、维护难、损耗大、效率低的缺陷。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于磁齿轮的电磁弹射器，包括旋转电机1、机械轴2、双边转子结构3和舰载机搭载平台4。

所述旋转电机1位于机械轴2的中心部位，该旋转电机包括圆柱型的定子和转子。

所述双边转子结构3包括圆柱状铁芯5和外部沿周向极性交替均匀分布排列的永磁体6，该双边转子结构3与旋转电机1中的转子通过机械轴共轴连接，且该双边转子结构3以旋转电机1镜向对称地连接在机械轴2的两端。

所述舰载机搭载平台4包括下层极性交替均匀分布排列永磁体7与上层铁芯8；所述舰载机搭载平台中的下层永磁体7与双边转子结构中的永磁体6极距相同，两者通过磁耦合实现运动传递，构成双边磁齿轮结构。

进一步地，所述永磁体6和7采用钕铁硼材料，所述铁芯材料5和8采用硅钢片材料。

进一步地，所述旋转电机1、机械轴2与双边转子结构3共同组成一个弹射单元，弹射单元间独立工作，共用舰载机搭载平台4，一个或多个弹射单元组成该弹射器。

本发明运用于舰载机起飞助力，改变了传统直线电机运行模式下的旋转运动变直线运动的运行机理，实现了旋转运动与直线运动相结合的工作方式：位置固定的普通旋转电机通过机械轴连接带动同轴的两个转子旋转；两个转子在旋转过程中通过磁齿轮作用带动舰载机搭载平台实现直线运动；最终把实现直线运动的能量传递给待加速舰载机。本发明的有益效果如下：

（1）将普通旋转电机的旋转运动与直线运动相结合，旋转电机位置固定，便于电流控制与电机检修，避免了传统直线电机长轨道绕组铺设带来的电流控制困难与绕组故障检修困难，提高了控制精度和运行可靠性，降低了维护成本。

（2）多台弹射单元独立工作，可根据舰载机改变弹射单元的工作数量，减小能量损耗。同时，多台弹射单元独立工作可减小单个单元工作故障导致的危害，提高了系统的容错性能。

（3）双边转子结构与搭载平台间通过永磁体的磁耦合代替传统机械耦合实现传速，充分利用了磁齿轮无接触、高可靠性、低维护成本的优点，提高了系统性能。

（4）双边转子结构既起到运动传递的作用，又起到了机械支撑搭载平台的功能，避免了传统直线运动式弹射器的导轨、支撑滑轮设计，简化了系统结构。

附图说明

图1为本发明结构的前视图；

图2为本发明整体结构的示意图；

图3为本发明单个弹射单元的示意图；

其中，1、旋转电机，2、机械轴， 3、双边转子结构，4、公用的舰载机搭载平台，5、圆柱形铁芯，6、环形永磁体，7、搭载平台下层永磁体，8、搭载平台上层铁芯。

具体实施方式

下面是对本发明的具体实施过程的进一步描述：

本发明涉及一种基于磁齿轮的新型电磁弹射器，它由一个或多个弹射单元组成。如图1-图3所示，每个弹射单元包括旋转电机1、机械轴2、双边转子结构3和公用的舰载机搭载平台4；旋转电机1包括圆柱型的定子、转子；旋转电机1与双边转子结构3通过一个机械轴2共轴连接；该双边转子结构3包括圆柱状铁芯5和外部沿周向排列的永磁体6，对称地连接在机械轴2的两端，舰载机搭载平台4包括下层永磁体7与上层铁芯8。

本发明的基本原理是利用磁齿轮将旋转电机的旋转运动通过磁耦合转化为舰载机搭载平台4的直线运动，实现了旋转运动与直线运动相耦合的运动模式，从而改善了传统直线电机运行模式下故障率高、维护难、损耗大、效率低的缺陷。空间位置固定的旋转电机1通过机械轴2连接带动同轴的双边转子结构3旋转。该双边转子结构3在旋转过程中通过永磁体6和永磁体7的磁耦合作用带动舰载机搭载平台4实现直线运动。最终把实现的直线运动的能量传递给待加速舰载机。

本发明采用的新型电磁弹射器将旋转电机的旋转运动与搭载平台的直线运动相结合，利用磁齿轮实现运动模式转换，既改善了传统直线运行模式下的缺陷，又充分吸收了磁齿轮免维护、可靠性高的优点，具有重要的学术研究与工程应用价值。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于磁齿轮的电磁弹射器，其特征在于：包括旋转电机（1）、机械轴（2）、双边转子结构（3）和舰载机搭载平台（4）；

所述旋转电机（1）位于机械轴（2）的中心部位，该旋转电机包括圆柱型的定子和转子；

所述双边转子结构（3）包括圆柱状铁芯（5）和外部沿周向极性交替均匀分布排列的永磁体（6），该双边转子结构（3）与旋转电机（1）中的转子通过机械轴共轴连接，且该双边转子结构（3）以旋转电机（1）镜向对称地连接在机械轴（2）的两端；

所述舰载机搭载平台（4）包括下层极性交替均匀分布排列永磁体（7）与上层铁芯（8）；

所述舰载机搭载平台的下层永磁体（7）与双边转子结构中的永磁体（6）极距相同，两者通过磁耦合实现运动传递，构成双边磁齿轮结构。

2.根据权利要求1所述的电磁弹射器，其特征在于：所述永磁体（6）（7）采用钕铁硼材料，所述铁芯材料（5）（8）采用硅钢片材料。

3.根据权利要求1所述的电磁弹射器，其特征在于：所述旋转电机（1）、机械轴（2）与双边转子结构（3）共同组成一个弹射单元，一个或多个弹射单元组成该弹射器。

4. 根据权利要求3所述的电磁弹射器，其特征在于：所述的弹射单元间独立工作，共用舰载机搭载平台（4）。

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