CN202642098U - 一种磁悬浮自驱动双旋翼飞碟 - Google Patents

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CN202642098U CN 201220154655 CN201220154655U CN202642098U CN 202642098 U CN202642098 U CN 202642098U CN 201220154655 CN201220154655 CN 201220154655 CN 201220154655 U CN201220154655 U CN 201220154655U CN 202642098 U CN202642098 U CN 202642098U
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阮晓钢
侯旭阳
赵秉辉
奥塔瓦·谢
朱晓庆
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Abstract

一种磁悬浮自驱动双旋翼飞碟，其特征在于，由碟壳、碟舱、双旋翼系统、励磁系统以及旋翼定位系统构成，双旋翼系统中的上、下磁悬浮旋翼轮通过各自感应线圈中感应电流所产生的磁场，产生相互作用的磁力实现相对转动，实现自驱动旋转，励磁系统中的励磁控制器通过测量上、下磁悬浮旋翼轮上的定位磁场的相对位置变化来控制自驱动旋转的速度，并通过所述励磁控制器改变控制电路中的控制电流的方向来改变旋翼轮中感应磁场的方向来实现自驱动旋转的转向控制。本实用新型具有设计结构紧凑、布局合理、重量轻、动力转换效率高的优点，同时克服了旋翼式飞碟的反扭矩缺陷，并且实现了旋翼定位控制，保证了飞碟运行安全。

Description

一种磁悬浮自驱动双旋翼飞碟
技术领域
本发明属航空飞行器领域，具体涉及一种磁悬浮自驱动双旋翼飞碟。 
背景技术
旋翼式飞行器的升力和推力由高速旋转的旋翼形成，而旋翼旋转的动力来自于引擎及其他电磁动力装置。现有的旋翼式飞行器，包括各种旋翼式直升飞机，其旋翼受引擎或其他电磁动力装置驱动旋转，旋翼的反扭矩力都反作用于引擎或电磁动力驱动装置，并最终作用于机体，机体受该反扭矩影响，往往需要辅助机构来抵消该扭转作用以保证机体姿态。 
与一般旋翼式飞行器相比，旋翼式飞碟的特殊性在于：旋翼式飞碟的旋翼系统及其动力系统需要安装在碟壳内。碟壳内部空间有限，限制了旋翼系统及其动力系统的结构和布局。因此，如何充分地利用碟壳内部有限的空间，设计结构紧凑、布局合理、重量轻、动力转换效率高，并且，易于操纵和控制的旋翼系统及其动力系统，是旋翼式飞碟设计的首要问题。 
与一般旋翼式飞行器类似，飞碟旋翼旋转时会产生反扭矩作用于机体，详见专利CN1114279A,存在着飞碟碟体受到不可控反扭矩的问题，因此，如何克服旋翼式飞碟碟体所承受的反扭矩也是旋翼式飞碟设计的重要问题之一，常规旋翼式飞行器通常采用扭矩相互抵消的方式克服机体所承受的反扭矩，往往依赖于一套主动控制系统，既增加额外能耗，又存在控制精度和安全性问题，设计对机体不产生反扭矩的自驱动旋翼动力系统则是克服旋翼式飞碟反扭矩问题的一个最优方案。 
旋翼在碟壳内高速旋转时，由于气动涡流、旋翼的柔性，以及飞碟的机动飞行等因素，可能发生旋翼与碟壳的触碰，产生故障，甚至导致严重的事故，详见专CN 1120008A，存在着如上所述的缺点。因此，如何在有限空间内利用巧妙紧凑的定位结构实现对旋翼的空间定位控制，避免旋翼在高速旋转的情形下与碟壳内部的接触和摩擦，减少旋翼高速旋转时的噪声以及碟壳和碟舱的振动，同时，保证旋翼以及飞碟的运行安全，是旋翼式飞碟设计的另一个重要问题。 
发明内容
本发明的目的在于充分地利用碟壳内部有限的空间，设计和构造一种旋翼式飞碟，其具有结构紧凑、布局合理、易于操纵和控制的磁悬浮自驱动双旋翼系统，该自驱动双旋翼系统克服常规旋翼式飞行器旋翼反扭矩作用于机体的不利影响，实现自驱动旋转且不对机体产生 反扭矩，该自驱动双旋翼系统具有巧妙紧凑的定位结构实现对旋翼的空间定位控制，避免旋翼在高速旋转的情形下与碟壳内部的接触和摩擦。 
本发明的特征在于，一种磁悬浮自驱动双旋翼飞碟，含有：包括碟壳1、碟舱2、位于所述碟壳1内的双旋翼系统3、励磁系统4以及旋翼定位系统5，其中： 
碟壳1，在沿圆周方向上，上壳部开有入流口10，下壳部开有出流口11； 
碟舱2，上部舱与所述碟壳1的上壳部同轴连接，下部舱与所述碟壳1的下壳部同轴连接，下部舱的直径大于上部舱的直径； 
双旋翼系统3，是一个磁悬浮自驱动的系统，由沿碟体纵坐标上与所述碟壳1共轴安置的上磁悬浮旋翼轮30和下磁悬浮旋翼轮31共同组成，其中： 
上磁悬浮旋翼轮30，含有：上磁悬浮旋翼轮桨叶300、上磁悬浮旋翼轮感应线圈301、上磁悬浮旋翼轮定位永磁片302、上磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆环303、上磁悬浮旋翼轮上纵截面呈Z型的定位圆盘304和上磁悬浮旋翼轮轮毂305，其中： 
所述上磁悬浮旋翼轮桨叶300，至少为2片，且与所述上磁悬浮旋翼轮轮毂305径向均匀分布式连接在所述上磁悬浮旋翼轮轮毂305上； 
所述上磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆环303，沿圆周方向与所述各上磁悬浮旋翼轮桨叶300的末端固定连接； 
所述上磁悬浮旋翼轮上的纵截面呈Z型的定位圆盘304，沿着圆周方向与所述上磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆环303外周的下部相连，形成一个开口向上的圆环形的容纳空间； 
所述的上磁悬浮旋翼轮感应线圈301，在数量上至少为4的倍数，沿圆环方向均匀地分布在所述开口向上的圆环形容纳空间中，各个所述上磁悬浮旋翼轮感应线圈301在三维空间中呈“8”字形，上半个环形线圈3010和下半个环形线圈3011互相垂直地嵌在所述开口向上的圆环形容纳空间中，且下半个环形线圈30111压嵌在所述开口向上的圆环形容纳空间的地面上； 
所述上磁悬浮旋翼轮定位永磁片302，嵌入在所述Z型定位圆盘304上端的圆环面内，在数量上至少为4的倍数，且与所述上磁悬浮旋翼轮感应线圈301的个数相同； 
下磁悬浮旋翼轮31，含有：下磁悬浮旋翼轮桨叶310、下磁悬浮旋翼轮感应线圈311、下磁悬浮旋翼轮定位永磁片312、下磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆环313、下磁悬浮旋翼轮上纵截面呈倒Z型的定位圆盘314以及下磁悬浮旋翼轮轮毂315，其中： 
所述下磁悬浮旋翼轮桨叶310，在数量上与所述上磁悬浮旋翼轮桨叶310相等，且 径向均匀分布式连接在所述下磁悬浮旋翼轮轮毂315上，桨叶安装角与上磁悬浮旋翼轮桨叶310的大小相等，方向相反； 
所述下磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆盘313，沿圆周方向上与所述下磁悬浮旋翼轮桨叶310的末端固定连接； 
所述下磁悬浮旋翼轮上纵截面呈倒Z型的定位圆盘314，沿圆周方向与所述下磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆盘313外周上部相连，形成一个开口向下的圆环形容纳空间； 
所述下磁悬浮旋翼轮感应线圈301，在数量上、沿圆环方向的位置分布上均与所述上磁悬浮旋翼轮感应线圈301相同，在三维空间中也呈“8”字形，上、下两个环形线圈3110，3111相互垂直地均匀嵌在所述开口向下的圆环形容纳空间中，且下半个环形线圈3111压嵌在所述开口向上的圆环形容纳空间的底面上，使所述上、下两个磁悬浮旋翼轮30，31运转方向相反，所述下磁悬浮旋翼轮定位永磁片312嵌在所述倒Z型定位圆盘314上端的圆环面内，在数量上、位置分布上均与所述上磁悬浮旋翼轮定位永磁片302相同； 
励磁系统4，含有：励磁导轨和励磁控制回路，其中： 
所述励磁导轨，含有：上励磁导轨40和下励磁导轨41，其中： 
上励磁导轨40，嵌入到所述上磁悬浮旋翼轮上纵截面呈Z型的定位圆盘304的圆环形容纳空间内，所述上励磁导轨40沿径向均匀内嵌有4的倍数数量的上励磁导轨线圈绕组400，该上励磁线圈绕组400与所述上磁悬浮旋翼轮感应线圈301沿磁悬浮旋翼轮的径向相对； 
下励磁导轨41，嵌入到所述下磁悬浮旋翼轮上纵截面呈倒Z型的定位圆盘314的开口向下的容纳空间中，所述下励磁导轨41沿径向均匀嵌有数量上与所述上励磁导轨励磁线圈绕组400相等、均布的下励磁线圈绕组410，但所述下励磁线圈绕组410在空间上下位置上是与所述上励磁线圈400均匀嵌套式分布的； 
所述上励磁导轨40、下励磁导轨41各自被数量为4的倍数的安装座6所固定，各个所述安装座6用螺钉固定在所述碟壳1上，使得上、下两个励磁导轨40，41与所述碟壳1相对静止； 
所述励磁控制回路，包括上旋翼霍尔传感器440、下旋翼霍尔传感器441、励磁控制器42和励磁放大器43； 
旋翼定位系统5，由定位导轨和定位控制回路构成，其中： 
定位导轨，包括：按照从上到下依次叠放的上定位导轨50、永磁导轨51和下定位导轨52，其中： 
所述上定位导轨50，在轴向上倒置地位于所述上磁悬浮旋翼轮30之上，上定位导轨定位线圈绕组500和上定位导轨永磁体501均匀嵌套安置在所述上定位导轨50上端面内，所述上定位导轨定位线圈绕组500和上定位导轨永磁体501各自在数量上等于所述上磁悬浮旋翼轮定位永磁片302的一半； 
所述永磁导轨51，固定在所述安装座6上，上端面内均匀嵌有永磁导轨定位永磁体510，在数量上等于所述上磁悬浮旋翼轮定位永磁片302的个数； 
所述下定位导轨52，在轴向上正置地位于所述下磁悬浮旋翼轮31之下，下定位导轨定位线圈绕组520和下定位导轨定位永磁体521均匀嵌套安装在所述下定位导轨52上端面内，所述下定位导轨线圈绕组520和下定位导轨定位永磁体521各自在数量上等于所述下磁悬浮旋翼轮定位永磁片312的一半； 
所述上定位导轨50、永磁导轨51和下定位导轨52在径向上的位置分别对应于所述上、下两个磁悬浮旋翼轮30，31上各自定位永磁体所在的位置上，共同构成永磁电磁混合型磁悬浮定位系统； 
所述上定位导轨50、永磁导轨51和下定位的导轨52都由各个所述的安装座6共同固定，与所述碟壳1保持相对静止； 
所述定位控制回路定位控制回路由上旋翼激光距离传感器550、下旋翼激光距离传感器551、定位控制器53和定位放大器54构成，上旋翼激光距离传感器550固定在上定位导轨50上，检测上磁悬浮旋翼轮30末端在轴向上位移(d0)，下旋翼激光距离传感器551固定在下定位导轨52上，检测下磁悬浮旋翼轮31末端在轴向上位移（d1），并产生相应的两路电信号，该两路电信号经过定位控制器51的控制算法处理后，生成期望的模拟电流，经过定位放大器52进一步功率放大后，分别输出到上定位导轨定位线圈绕组500和下定位导轨定位线圈绕组520，产生相应的磁场，定位线圈绕组500和定位永磁体501、510所产生的磁力合力(f0)改变上磁悬浮旋翼轮轴向位移(d0)，定位线圈绕组520和定位永磁体521、510所产生的磁力合力(f1)改变下磁悬浮旋翼轮轴向位移(d1)，由此形成两个实现精确定位的闭环控制回路； 
所述励磁系统中的励磁控制回路由压嵌在所述上定位导轨50下端面上的上旋翼霍尔传感器440、下定位导轨52上端面上的下旋翼霍尔传感器441、碟壳1内相对与所述上定位导轨50一侧的内侧面上的励磁控制器42以及励磁放大器43共同构成，所述上旋翼霍尔传感器440检测所述上磁悬浮旋翼轮30在旋转或静止时所述上磁悬浮旋翼轮定位永磁片302的转动变化，所述下旋翼霍尔传感器441检测所述下磁悬浮旋翼轮31在旋转或静止时所述上、下磁悬浮旋翼轮30，31的位置和速度信息，并通过所述安装座6送入固定在所述碟壳1内侧面 上的所述励磁控制器42，生成期望的模拟电流，在经过也固定在所述碟壳1内侧面上的励磁放大器43进一步的功率放大后，转化为控制电流（I），并通过所述安装座6分别输出到所述上励磁导轨励磁线圈绕组400和下励磁导轨励磁线圈绕组410，产生期望变化磁场，分别激励所述上磁悬浮旋翼轮感应线圈301和下磁悬浮旋翼轮感应线圈311产生感应电流（i），和感应磁场，使所述上、下两个磁悬浮旋翼轮30，31在二者之间的磁场力（fi）作用下同步地改变转速，转速变化信息被所述上、下两个旋翼轮霍尔传感器440，441所检测到，实现转速闭环控制，同时通过改变所述励磁控制器42输出的两路控制电路中的一路的电流方向，以实现对磁悬浮旋翼轮的转向控制。 
本发明所设计的磁悬浮自驱动双旋翼飞碟充分利用碟壳内部有限的空间，设计具有结构紧凑、布局合理、易于操纵和控制的磁悬浮自驱动双旋翼系统，该自驱动双旋翼系统克服了常规旋翼式飞行器旋翼反扭矩作用于机体的不利影响，实现双旋翼的自驱动旋转且不对机体产生反扭矩，避免使用常规旋翼飞行器为克服反扭矩而采用的主动控制系统，从而克服了其增加额外能耗、存在控制精度和安全性问题的缺点；该自驱动双旋翼系统具有巧妙紧凑的定位结构实现对旋翼的空间精确定位控制，避免了旋翼在高速旋转的情形下与碟壳内部的接触和摩擦，减少旋翼高速旋转时的噪声以及碟壳和碟舱的振动等不稳定因素，同时，保证旋翼以及飞碟的运行安全。 
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。 
附图说明
附图所用的标志说明如下： 
1-碟壳；10-入流口；11-出流口 
2-碟舱 
3-双旋翼轮系统；30-上磁悬浮旋翼轮；31-下磁悬浮旋翼轮；300-上磁悬浮旋翼轮桨叶；301-上磁悬浮旋翼轮感应线圈；302-上磁悬浮旋翼轮定位永磁片；303-上磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆环；304-上磁悬浮旋翼轮Z型定位圆盘；305-上磁悬浮旋翼轮轮毂；310-下磁悬浮旋翼轮桨叶；311-下磁悬浮旋翼轮感应线圈；312-下磁悬浮旋翼轮定位永磁片；313-下磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆环；314-下磁悬浮旋翼轮Z型定位圆盘；315-下磁悬浮旋翼轮轮毂；3010-上磁悬浮旋翼轮感应线圈上圆环；3011-上磁悬浮旋翼轮感应线圈下圆环；3110-下磁悬浮旋翼轮感应线圈上圆环；3111-下磁悬浮旋翼轮感应线圈下圆环；3011a-与上励磁导轨励磁线圈径向正对的上磁悬浮旋翼轮感应线圈下圆环；3111a-与下励磁导轨励磁线圈径向正对的下磁悬浮旋翼轮感应线圈下圆环 
4-励磁系统；40-上励磁导轨；41-下励磁导轨；42-励磁控制器；43-励磁放大器；44-霍尔传感器；400-上励磁导轨励磁线圈绕组；410-下励磁导轨励磁线圈绕组；440-上旋翼霍尔传感器；441-下旋翼霍尔传感器 
5-旋翼定位系统；50-上定位导轨；51-永磁导轨；52-下定位导轨；53-定位控制器；54-定位放大器；55-激光距离传感器；500-上定位导轨定位线圈绕组；501-上定位导轨定位永磁体；510-永磁导轨定位永磁体；520-下定位导轨定位线圈绕组；521-下定位导轨定位永磁体；550-上旋翼激光距离传感器；551-下旋翼激光距离传感器 
6-安装座；60、61、62、63、64、65、66、67、68-圆周阵列的8个安装座 
70-励磁磁场；71-感应线圈上圆环感应磁场；72-感应线圈下圆环感应磁场 
图1：磁悬浮自驱动双旋翼飞碟结构简图，其中(1b)为俯视图，(1a)为(1b)中A-A面剖视图； 
图2：磁悬浮自驱动双旋翼飞碟内部结构俯视图； 
图3：磁悬浮自驱动双旋翼飞碟双旋翼系统，其中(3a)为俯视图，(3b)为(3a)中A-A面剖视图； 
图4：磁悬浮自驱动双旋翼飞碟励磁系统； 
图5：磁悬浮自驱动双旋翼飞碟旋翼定位系统； 
图6：‘8’字型感应线圈简图，其中(6a)为前视图，(6b)为右视图； 
图7：磁悬浮自驱动双旋翼飞碟磁路系统示意图，其中(7a)为励磁线圈绕组和感应线圈磁场作用示意图，(7b)为上磁悬浮旋翼轮和下磁悬浮旋翼轮中感应线圈磁场作用示意图； 
图8：磁悬浮自驱动双旋翼飞碟电路系统示意图，其中(8a)为励磁控制电路示意图，(8b)为定位控制电路示意图； 
图9：磁悬浮自驱动双旋翼飞碟控制流程图，其中(9a)为定位控制流程图，(9b)为转速控制流程图 
具体实施方式
本发明的一种磁悬浮自驱动双旋翼飞碟，包括：包括碟壳1、碟舱2、双旋翼系统3、励磁系统4以及旋翼定位系统5，其特征在于所述的双旋翼系统3是磁悬浮自驱动系统，由沿碟体坐标系垂直方向上共轴安置的两个具有相似结构上、下磁悬浮旋翼轮30，31构成，其中上磁悬浮旋翼轮30由上磁悬浮旋翼轮桨叶300、上磁悬浮旋翼轮感应线圈301/311、上磁悬浮旋翼轮定位永磁片302/312、上磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆环303、上磁悬浮旋翼轮Z型定位圆盘304和上磁悬浮旋翼轮轮毂305组成；下磁悬浮旋翼轮31由下磁悬浮旋翼轮桨叶310、下磁悬浮旋翼轮感应线圈311、下磁悬浮旋翼轮定位永磁片312、下磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆 环313、下磁悬浮旋翼轮Z型定位圆盘314和下磁悬浮旋翼轮轮毂315组成；上、下磁悬浮旋翼轮30、31通过各自感应线圈301/311、311中感应电流所产生的磁场相互作用，依靠相互间磁力作用相对转动，完成双旋翼的自驱动旋转，并带动桨叶300转动生成飞碟飞行所依赖的空气动力，在这个过程中，上、下磁悬浮旋翼轮30、31构成磁悬浮力自驱动动力系统，二者的反扭矩力相互抵消，反扭矩不再像传统旋翼飞行器一样作用于机体，保证了碟壳1和碟舱2的姿态稳定性；旋翼定位系统5由定位导轨和定位控制回路构成，是一种混合控制型磁悬浮定位系统，定位导轨包括上定位导轨50、永磁导轨51和下定位导轨52，上定位导轨50中内嵌有上定位导轨定位永磁体501和上定位导轨定位线圈绕组500，下定位导轨52中内嵌有下定位导轨定位永磁体521和下定位导轨定位线圈绕组520，永磁导轨51中内嵌有永磁导轨定位永磁体510，这些定位永磁体和定位线圈绕组在工作时对上、下磁悬浮旋翼轮30、31的定位永磁片302/312产生磁力作用，主动控制上、下磁悬浮旋翼轮30、31的轴向精确定位；励磁系统4由励磁导轨和励磁控制回路构成，励磁导轨包括上励磁导轨40和下励磁导轨41，由励磁控制电路控制励磁导轨40、41所产生的磁场，进而控制磁悬浮旋翼轮感应线圈301/311中的感应电流和感应磁场，并借助上、下磁悬浮旋翼轮感应线圈301/311感应磁场的相互磁力作用，实现上磁悬浮旋翼轮30和下磁悬浮旋翼轮的相对转动31；同时励磁导轨中励磁线圈400、410和磁悬浮旋翼轮感应线圈301/311中工作时各自的磁场方向同性相向，依靠二者间的磁悬浮斥力，使励磁导轨40、41和磁悬浮旋翼轮30、31形成被动型径向磁悬浮定位系统，实现磁悬浮旋翼轮在径向上的自稳定定位，其中： 
所述双旋翼系统3由沿碟体坐标系垂直方向上共轴安置的上磁悬浮旋翼轮30和下磁悬浮旋翼轮31构成，上磁悬浮旋翼轮30由上磁悬浮旋翼轮桨叶300、上磁悬浮旋翼轮感应线圈301/311、上磁悬浮旋翼轮定位永磁片302/312、上磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆环303、上磁悬浮旋翼轮Z型定位圆盘304和上磁悬浮旋翼轮轮毂305组成；下磁悬浮旋翼轮31由下磁悬浮旋翼轮桨叶310、下磁悬浮旋翼轮感应线圈311、下磁悬浮旋翼轮定位永磁片312、下磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆环313、下磁悬浮旋翼轮Z型定位圆盘314和下磁悬浮旋翼轮轮毂315组成，其中：桨叶300/310可根据飞碟承载的需要可设计为2片或以上，在此取6桨叶为例；感应线圈301/311/311为三维空间中‘8’字型设计，其上圆环3010/3110和下圆环3011/3111分别处于相互垂直的平面中，感应线圈301/311/311以磁悬浮旋翼轮轴心为圆心均匀嵌在与桨叶末端圆环303/313固连的Z型定位圆盘304/314中，上圆环3010/3110竖直嵌在Z型定位圆盘304/314中部垂直圆环中，下圆环3011/3111水平嵌在Z型定位圆盘304/314内侧水平圆环中，每个磁悬浮旋翼轮中感应线圈301/311数量为4的倍数，数量越多磁悬浮驱动的稳定性和连续性越好，在此以16个为例；定位永磁片302/312磁场方向沿垂直方向且磁极方向一致，其 数量为4的倍数，在此以16为例，定位永磁片302/312以磁悬浮旋翼轮轴心为圆心均匀嵌在与桨叶末端固连的Z型定位圆盘304/314外侧水平圆环中；工作时，控制励磁导轨中励磁线圈绕组产生沿励磁导轨径向分布且磁极依次相反的励磁磁场70，该励磁磁场70会在与其径向相对的磁悬浮旋翼轮感应线圈上圆环3010/3110产生感应电流i和感应磁场71，该电流流经感应线圈301/311的下圆环3011/3111时产生感应磁场72，容易知道，由于励磁磁场70的磁极依次相反，磁悬浮旋翼轮感应线圈下圆环3011/3111的感应磁场72也是周期变化的，感应磁场的磁极和磁场强度是呈正弦规律周期变化的，其变化频率和励磁磁场70的磁极变化频率相同，且与励磁线圈径向正对的感应线圈感应磁场磁场强度最大。 
双磁悬浮旋翼轮的运动有两种控制方式：转速控制和转向控制，其中，在转速控制时，励磁控制电路控制励磁导轨40/41所产生的磁场，该磁场使上磁悬浮旋翼轮30和下磁悬浮旋翼轮31的感应线圈下圆环3011/3111生成感应磁场72，如前所述，该感应磁场沿垂直方向，磁极和磁场强度沿感应线圈的安装圆周是呈正弦规律周期变化的。为简化问题描述同时不失一般性，仅选取与励磁导轨中励磁线圈径向正对的上、下磁悬浮旋翼轮30、31感应线圈下圆环3011a/3111a，作为上、下磁悬浮旋翼轮30、31磁场力作用的分析对象。感应线圈下圆环3011a/3111a的磁极方向依次相反，且上磁悬浮旋翼轮30的感应线圈下圆环3011a在圆周位置上与下磁悬浮旋翼轮31的感应线圈下圆环3111a是均匀嵌套的，任意一个感应线圈下圆环3011a与周向相邻的两个感应线圈下圆环3111a之间存在磁力fi和fi+1，二个磁力在垂直方向上的两个分力合力为0，在圆周切线方向上的两个分力合成作用于上磁悬浮旋翼轮轴心的扭矩τi。上磁悬浮旋翼轮30所有感应线圈下圆环3011所受扭矩之和Γ=∑τi，在扭矩Γ的作用下，上磁悬浮旋翼轮产生转速w。由于反作用力，该扭矩在下磁悬浮旋翼轮31上的作用力为反扭矩-Γ，并使其产生转速-w。当改变励磁控制回路输出电流I的大小，励磁导轨中励磁线圈400/410所产生的励磁磁场70随之改变，从而改变感应线圈301/311的感应电流i和感应磁场71、72，上、下磁悬浮旋翼轮30、31感应线圈下圆环3011/3111感应磁场的改变将相应改变磁力及其产生的扭矩Γ，进而改变上、下磁悬浮旋翼轮30、31的转速，这是双磁悬浮旋翼轮的转速控制过程；在转向控制时，仅仅改变励磁控制回路输出电流I大小，仅能调节扭矩Γ的大小，而无法改变其正负，在转向时要将两个励磁导轨的其中一个的所有励磁线圈400/410中控制电流I改变为-I，此时相应的磁场的磁极均反转，两个磁悬浮旋翼轮间的扭矩Γ也变为-Γ，从而实现双磁悬浮旋翼轮的转向控制。 
所述的励磁系统4安置在碟壳1内，由励磁导轨和励磁控制回路构成，其中：励磁导轨包括上励磁导轨40和下励磁导轨41，励磁导轨固定在8个安装座6上，这8个安装座6用 螺钉固定在碟壳1上，因此励磁导轨与碟壳1相对静止，励磁导轨40/41在轴向上对应于磁悬浮旋翼轮感应线圈301/311下圆环3011/3111所在的Z型定位圆盘内侧水平圆环，其沿径向方向均匀内嵌有4的倍数数量的励磁线圈绕组400/410，在此以16个为例，上励磁导轨40的励磁线圈绕组400在励磁导轨的周向上对应于下励磁导轨41的励磁线圈绕组410的中间，即在周向上励磁线圈绕组400和励磁线圈绕组410是均匀嵌套的；励磁控制回路由上旋翼霍尔传感器440、下旋翼霍尔传感器441、励磁控制器42和励磁放大器43构成，上旋翼霍尔传感器440和下旋翼霍尔传感器441分别固定在上定位导轨50和下定位导轨52上，分别检测上、下磁悬浮旋翼轮30、31在旋转或静止时定位永磁片302/312的磁场变化，通过检测该变化磁场获取上、下磁悬浮旋翼轮30、31的位置和速度信息，该检测信息被送入励磁控制器43并经过适当的控制算法计算后，生成期望的模拟电流，在经过励磁放大器42中进一步功率放大后，转化为控制电流I并输出到励磁线圈绕组400/410，控制电流I在励磁线圈绕组400/410中产生期望变化磁场，该变化磁场根据电磁感应定律激励感应线圈301/311产生感应电流i和感应磁场，完成能量的无接触传递。 
所述的旋翼定位系统5安置在碟壳1内，由定位导轨和定位控制回路构成，其中：定位导轨包括上定位导轨50、永磁导轨51和下定位导轨52，上定位导轨50内嵌有上定位导轨定位永磁体501和上定位导轨定位线圈绕组500，下定位导轨52内嵌有下定位导轨定位永磁体521和下定位导轨定位线圈绕组520，定位永磁体和定位线圈绕组均匀嵌套安置在定位导轨上，且数量均为单个磁悬浮旋翼轮中定位永磁片302/312数量一半，永磁导轨51均匀内嵌有永磁导轨定位永磁体510，数量等于磁悬浮旋翼轮中定位永磁片302/312的个数；上定位导轨50、永磁导轨51和下定位导轨52固定在前述的8个安装座6上，与碟壳保持相对静止，上定位导轨50、永磁导轨51和下定位导轨52在径向位置上对应于上、下磁悬浮旋翼轮30、31的定位永磁片302/312所在的Z型定位圆盘外侧水平圆环，上定位导轨50在轴向上位于上磁悬浮旋翼轮30之上，下定位导轨52在轴向上位于下磁悬浮旋翼轮31之下，永磁导轨51在轴向位置上处于两个磁悬浮旋翼轮的中间，定位导轨和上、下磁悬浮旋翼轮的定位永磁片302/312构成永磁电磁混合型磁悬浮定位系统，工作状态时以永磁和电磁混合控制的方式实现对两个磁悬浮旋翼轮的轴向精确定位，非工作状态时仅以永磁方式保证两个磁悬浮旋翼轮与定位导轨在轴向上无接触，减少能量的消耗；定位控制回路由上旋翼激光距离传感器550、下旋翼激光距离传感器551、定位控制器53和定位放大器54构成，上旋翼激光距离传感器550和下旋翼激光距离传感器551分别固定在上定位导轨50和下定位导轨52上，分别测量上、下磁悬浮旋翼轮30、31末端在轴向上位移d0、d1，产生相应的电信号，该电信号经过定位控制器51的控制算法处理后，生成期望的模拟电流，经过定位放大器52进一步功率放大 后，输出到定位导轨的定位线圈绕组500/520产生相应的磁场，定位线圈绕组500/520和定位永磁体501、521、510所产生的两个磁力合力f0、f1改变上、下磁悬浮旋翼轮轴向位移d0、d1，形成实现精确定位的闭环控制回路。 
一、磁悬浮自驱动双旋翼系统 
如图1、图2、图3和图6所示，双旋翼系统3由沿碟体坐标系垂直方向上共轴安置的上磁悬浮旋翼轮30和下磁悬浮旋翼轮31构成，上磁悬浮旋翼轮30由上磁悬浮旋翼轮桨叶300、上磁悬浮旋翼轮感应线圈301/311、上磁悬浮旋翼轮定位永磁片302/312、上磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆环303、上磁悬浮旋翼轮Z型定位圆盘304和上磁悬浮旋翼轮轮毂305组成；下磁悬浮旋翼轮31由下磁悬浮旋翼轮桨叶310、下磁悬浮旋翼轮感应线圈311、下磁悬浮旋翼轮定位永磁片312、下磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆环313、下磁悬浮旋翼轮Z型定位圆盘314和下磁悬浮旋翼轮轮毂315组成，其中：桨叶300/310可根据飞碟承载的需要可设计为2片或以上，在此取6桨叶为例；感应线圈301/311/311为三维空间中‘8’字型设计，其上圆环3010/3110和下圆环3011/3111分别处于相互垂直的平面中，感应线圈301/311/311以磁悬浮旋翼轮轴心为圆心均匀嵌在与桨叶末端圆环303/313固连的Z型定位圆盘304/314中，上圆环3010/3110竖直嵌在Z型定位圆盘304/314中部垂直圆环中，下圆环3011/3111水平嵌在Z型定位圆盘304/314内侧水平圆环中，每个磁悬浮旋翼轮中感应线圈301/311数量为4的倍数，数量越多磁悬浮驱动的稳定性和连续性越好，在此以16个为例；定位永磁片302/312磁场方向沿垂直方向且磁极方向一致，其数量为4的倍数，在此以16为例，定位永磁片302/312以磁悬浮旋翼轮轴心为圆心均匀嵌在与桨叶末端固连的Z型定位圆盘304/314外侧水平圆环中；工作时，控制励磁导轨中励磁线圈绕组产生沿励磁导轨径向分布且磁极依次相反的励磁磁场70，该励磁磁场70会在与其径向相对的磁悬浮旋翼轮感应线圈上圆环3010/3110产生感应电流i和感应磁场71，该电流流经感应线圈301/311的下圆环3011/3111时产生感应磁场72，容易知道，由于励磁磁场70的磁极依次相反，磁悬浮旋翼轮感应线圈下圆环3011/3111的感应磁场72也是周期变化的，感应磁场的磁极和磁场强度是呈正弦规律周期变化的，其变化频率和励磁磁场70的磁极变化频率相同，且与励磁线圈径向正对的感应线圈感应磁场磁场强度最大。 
如图7、图8和图9所示，双磁悬浮旋翼轮的运动有两种控制方式：转速控制和转向控制，其中，在转速控制时，励磁控制电路控制励磁导轨40/41所产生的磁场，该磁场使上磁悬浮旋翼轮30和下磁悬浮旋翼轮31的感应线圈下圆环3011/3111生成感应磁场72，详见图7a。如前所述，该感应磁场沿垂直方向，磁极和磁场强度沿感应线圈的安装圆周是呈正弦规律周期变化的，为简化问题描述同时不失一般性，仅选取与励磁导轨中励磁线圈径向正对的 上、下磁悬浮旋翼轮30、31感应线圈下圆环3011a/3111a，作为上、下磁悬浮旋翼轮30、31磁场力作用的分析对象，详见图7b，感应线圈下圆环3011a/3111a的磁极方向依次相反，且上磁悬浮旋翼轮30的感应线圈下圆环3011a在圆周位置上与下磁悬浮旋翼轮31的感应线圈下圆环3111a是均匀嵌套的，任意一个感应线圈下圆环3011a与周向相邻的两个感应线圈下圆环3111a之间存在磁力fi和fi+1，二个磁力在垂直方向上的两个分力合力为0，在圆周切线方向上的两个分力合成作用于上磁悬浮旋翼轮轴心的扭矩τi。上磁悬浮旋翼轮30所有感应线圈下圆环3011所受扭矩之和Γ=∑τi，在扭矩Γ的作用下，上磁悬浮旋翼轮产生转速w。由于反作用力，该扭矩在下磁悬浮旋翼轮31上的作用力为反扭矩-Γ，并使其产生转速-w。如图8a所示，当改变励磁控制回路输出电流I的大小，励磁导轨中励磁线圈400/410所产生的励磁磁场70随之改变，从而改变感应线圈301/311的感应电流i和感应磁场71、72，上、下磁悬浮旋翼轮30、31感应线圈下圆环3011/3111感应磁场的改变将相应改变磁力及其产生的扭矩Γ，进而改变上、下磁悬浮旋翼轮30、31的转速，这是双磁悬浮旋翼轮的转速控制过程，详细的控制流程见图9b；在转向控制时，仅仅改变励磁控制回路输出电流I大小，仅能调节扭矩Γ的大小，而无法改变其正负，在转向时要将两个励磁导轨的其中一个的所有励磁线圈400/410中控制电流I改变为-I，如将图9a中A0和B0支路的电流极性改变，此时相应励磁线圈400中的磁场的磁极均反转，而励磁线圈410中磁场不变，两个磁悬浮旋翼轮间的扭矩Γ也变为-Γ，从而实现双磁悬浮旋翼轮的转向控制。 
二、励磁系统 
如图1、图2和图4所示，励磁系统4安置在碟壳1内，由励磁导轨和励磁控制回路构成，其中：励磁导轨包括上励磁导轨40和下励磁导轨41，励磁导轨固定在8个安装座6上，这8个安装座6用螺钉固定在碟壳1上，因此励磁导轨与碟壳1相对静止，励磁导轨40/41在轴向上对应于磁悬浮旋翼轮感应线圈301/311下圆环3011/3111所在的Z型定位圆盘内侧水平圆环，其沿径向方向均匀内嵌有4的倍数数量的励磁线圈绕组400/410，在此以16个为例，上励磁导轨40的励磁线圈绕组400在励磁导轨的周向上对应于下励磁导轨41的励磁线圈绕组410的中间，即在周向上励磁线圈绕组400和励磁线圈绕组410是均匀嵌套的；励磁控制回路由上旋翼霍尔传感器440、下旋翼霍尔传感器441、励磁控制器42和励磁放大器43构成，上旋翼霍尔传感器440和下旋翼霍尔传感器441分别固定在上定位导轨50和下定位导轨52上，分别检测上、下磁悬浮旋翼轮30、31在旋转或静止时定位永磁片302/312的磁场变化，通过检测该变化磁场获取上、下磁悬浮旋翼轮30、31的转速信息w。 
如图7、图8和图9所示，励磁系统的工作原理有两部分构成：磁路工作原理和电路工 作原理。磁路工作原理如图7a所示，励磁线圈绕组400/410中电流I由励磁控制回路提供，在该电流作用下产生励磁磁场70，其磁感应强度B=μ0(1+xm)H，其中磁场强度H=N·I·Le，μ0为真空磁导率，xm为磁介质的磁化率，N为励磁线圈匝数，Le为有效磁路长度，感应线圈301/311中感应电动势E=n□(B·S)/□t，S为闭环线圈磁通面积，由感应电动势E可得到感应电流i，并依据前述类似的电磁感应原理计算得出感应线圈301/311下圆环产生感应磁场72的磁感应强度，该磁感应强度可以用来计算上、下磁悬浮旋翼轮感应线圈下圆环3011/3111之间的磁场力fi。电路工作原理如图8a所示，上旋翼霍尔传感器440和下旋翼霍尔传感器441获得的检测信息w被送入励磁控制器43，经过如图9b所示的控制流程处理后，生成四路控制信号，在分别经过励磁放大器42进一步功率放大后，转化为四路控制电流并输出到A0、B0、A1、B1四组励磁线圈绕组400/410，其中A0、B0线圈沿圆周均匀交叉，其中电流极性相反幅值相等，A1、B1线圈沿圆周均匀交叉，其中电流极性相反幅值相等，控制电流在励磁线圈绕组400/410中产生期望变化磁场，该变化磁场根据电磁感应定律激励感应线圈301/311产生感应电流i和感应磁场，完成能量的无接触传递，上、下磁悬浮旋翼轮30、31在二者之间磁场力fi作用下改变转速，转速信息又被上旋翼霍尔传感器440和下旋翼霍尔传感器441所检测，由此构成实现励磁控制的闭环电路系统。 
三、旋翼定位系统 
如图1、图2和图5所示，旋翼定位系统5安置在碟壳1内，由定位导轨和定位控制回路构成，其中：定位导轨包括上定位导轨50、永磁导轨51和下定位导轨52，上定位导轨50内嵌有上定位导轨定位永磁体501和上定位导轨定位线圈绕组500，下定位导轨52内嵌有下定位导轨定位永磁体521和下定位导轨定位线圈绕组520，定位永磁体和定位线圈绕组均匀嵌套安置在定位导轨上，且数量均为单个磁悬浮旋翼轮中定位永磁片302/312数量一半，永磁导轨51均匀内嵌有永磁导轨定位永磁体510，数量等于磁悬浮旋翼轮中定位永磁片302/312的个数；上定位导轨50、永磁导轨51和下定位导轨52固定在前述的8个安装座6上，与碟壳保持相对静止，上定位导轨50、永磁导轨51和下定位导轨52在径向位置上对应于上、下磁悬浮旋翼轮30、31的定位永磁片302/312所在的Z型定位圆盘外侧水平圆环，上定位导轨50在轴向上位于上磁悬浮旋翼轮30之上，下定位导轨52在轴向上位于下磁悬浮旋翼轮31之下，永磁导轨51在轴向位置上处于两个磁悬浮旋翼轮的中间，定位导轨和上、下磁悬浮旋翼轮的定位永磁片302/312构成永磁电磁混合型磁悬浮定位系统，工作状态时以永磁和电磁混合控制的方式实现对两个磁悬浮旋翼轮的轴向精确定位，非工作状态时仅以永磁方式保证两个磁悬浮旋翼轮与定位导轨在轴向上无接触，减少能量的消耗；定位控制回路由上旋翼激 光距离传感器550、下旋翼激光距离传感器551、定位控制器53和定位放大器54构成，上旋翼激光距离传感器550和下旋翼激光距离传感器551分别固定在上定位导轨50和下定位导轨52上，分别测量上、下磁悬浮旋翼轮30、31末端在轴向上位移d0、d1。 
如图8和图9所示，旋翼定位系统的工作原理如下：如图8b所示，上旋翼激光距离传感器550和下旋翼激光距离传感器551获得的检测信息d0、d1被送入定位控制器51，经过定位控制器51如图9a所示的控制算法处理后，生成期望的控制信号，并经过定位放大器52进一步功率放大后，输出到定位导轨的定位线圈绕组500/520，并产生相应的磁场，定位线圈绕组500/520和定位永磁体501、521、510所产生的两个磁力合力f0、f1改变上、下磁悬浮旋翼轮轴向位移d0、d1，该位移信息又被上旋翼激光距离传感器550和下旋翼激光距离传感器551所检测，由此形成能够实现精确定位的闭环控制回路。 

Claims (1)

1.一种磁悬浮自驱动双旋翼飞碟，其特征在于，含有：包括碟壳(1)、碟舱(2)、位于所述碟壳(1)内的双旋翼系统(3)、励磁系统(4)以及旋翼定位系统(5)，其中：
碟壳(1)，在沿圆周方向上，上壳部开有入流口(10)，下壳部开有出流口(11)；
碟舱(2)，上部舱与所述碟壳(1)的上壳部同轴连接，下部舱与所述碟壳(1)的下壳部同轴连接，下部舱的直径大于上部舱的直径；
双旋翼系统(3)，是一个磁悬浮自驱动的系统，由沿碟体纵坐标上与所述碟壳(1)共轴安置的上磁悬浮旋翼轮(30)和下磁悬浮旋翼轮(31)共同组成，其中：
上磁悬浮旋翼轮(30)，含有：上磁悬浮旋翼轮桨叶(300)、上磁悬浮旋翼轮感应线圈(301)、上磁悬浮旋翼轮定位永磁片(302)、上磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆环(303)、上磁悬浮旋翼轮上纵截面呈Z型的定位圆盘(304)和上磁悬浮旋翼轮轮毂(305)，其中：
所述上磁悬浮旋翼轮桨叶(300)，至少为2片，且与所述上磁悬浮旋翼轮轮毂(305)径向均匀分布式连接在所述上磁悬浮旋翼轮轮毂(305)上；
所述上磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆环(303)，沿圆周方向与所述各上磁悬浮旋翼轮桨叶(300)的末端固定连接；
所述上磁悬浮旋翼轮上的纵截面呈Z型的定位圆盘(304)，沿着圆周方向与所述上磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆环(303)外周的下部相连，形成一个开口向上的圆环形的容纳空间；
所述的上磁悬浮旋翼轮感应线圈(301)，在数量上至少为4的倍数，沿圆环方向均匀地分布在所述开口向上的圆环形容纳空间中，各个所述上磁悬浮旋翼轮感应线圈(301)在三维空间中呈“8”字形，上半个环形线圈(3010)和下半个环形线圈(3011)互相垂直地嵌在所述开口向上的圆环形容纳空间中，且下半个环形线圈(3011)压嵌在所述开口向上的圆环形容纳空间的地面上；
所述上磁悬浮旋翼轮定位永磁片(302)，嵌入在所述Z型定位圆盘(304)上端的圆环面内，在数量上至少为4的倍数，且与所述上磁悬浮旋翼轮感应线圈(301)的个数相同；
下磁悬浮旋翼轮(31)，含有：下磁悬浮旋翼轮桨叶(310)、下磁悬浮旋翼轮感应线圈(311)、下磁悬浮旋翼轮定位永磁片(312)、下磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆环(313)、下磁悬浮旋翼轮上纵截面呈倒Z型的定位圆盘(314)以及下磁悬浮旋翼轮轮毂(315)，其中：
所述下磁悬浮旋翼轮桨叶(310)，在数量上与所述上磁悬浮旋翼轮桨叶(310)相等，且径向均匀分布式连接在所述下磁悬浮旋翼轮轮毂(315)上，桨叶安装角与上磁悬浮旋翼轮桨叶(310)的大小相等，方向相反； 
所述下磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆环(313)，沿圆周方向上与所述下磁悬浮旋翼轮桨叶(310)的末端固定连接；
所述下磁悬浮旋翼轮上纵截面呈倒Z型的定位圆盘(314)，沿圆周方向与所述下磁悬浮旋翼轮桨叶末端圆环(313)外周上部相连，形成一个开口向下的圆环形容纳空间；
所述下磁悬浮旋翼轮感应线圈(301)，在数量上、沿圆环方向的位置分布上均与所述上磁悬浮旋翼轮感应线圈(301)相同，在三维空间中也呈“8”字形，上、下两个环形线圈(3110，3111)相互垂直地均匀嵌在所述开口向下的圆环形容纳空间中，且下半个环形线圈(3111)压嵌在所述开口向上的圆环形容纳空间的底面上，使所述上、下两个磁悬浮旋翼轮(30，31)运转方向相反，所述下磁悬浮旋翼轮定位永磁片(312)嵌在所述倒Z型定位圆盘(314)上端的圆环面内，在数量上、位置分布上均与所述上磁悬浮旋翼轮定位永磁片(302)相同；
励磁系统(4)，含有：励磁导轨和励磁控制回路，其中：
所述励磁导轨，含有：上励磁导轨(40)和下励磁导轨(41)，其中：
上励磁导轨(40)，嵌入到所述上磁悬浮旋翼轮上纵截面呈Z型的定位圆盘(304)的圆环形容纳空间内，所述上励磁导轨(40)沿径向均匀内嵌有4的倍数数量的上励磁导轨线圈绕组(400)，该上励磁线圈绕组(400)与所述上磁悬浮旋翼轮感应线圈(301)沿磁悬浮旋翼轮的径向相对；
下励磁导轨(41)，嵌入到所述下磁悬浮旋翼轮上纵截面呈倒Z型的定位圆盘(314)的开口向下的容纳空间中，所述下励磁导轨(41)沿径向均匀嵌有数量上与所述上励磁导轨励磁线圈绕组(400)相等、均布的下励磁线圈绕组(410)，但所述下励磁线圈绕组(410)在空间上下位置上是与所述上励磁线圈绕组（400）均匀嵌套式分布的；
所述上励磁导轨(40)、下励磁导轨(41)各自被数量为4的倍数的安装座(6)所固定，各个所述安装座(6)用螺钉固定在所述碟壳(1)上，使得上、下两个励磁导轨(40，41)与所述碟壳(1)相对静止；
所述励磁控制回路，包括上旋翼霍尔传感器(440)、下旋翼霍尔传感器(441)、励磁控制器(42)和励磁放大器(43)；
旋翼定位系统(5)，由定位导轨和定位控制回路构成，其中：
定位导轨，包括：按照从上到下依次叠放的上定位导轨(50)、永磁导轨(51)和下定位导轨(52)，其中：
所述上定位导轨(50)，在轴向上倒置地位于所述上磁悬浮旋翼轮(30)之上，上定位导轨定位线圈绕组(500)和上定位导轨永磁体(501)均匀嵌套安置在所述上定位导轨(50)上端面 内，所述上定位导轨定位线圈绕组(500)和上定位导轨永磁体(501)各自在数量上等于所述上磁悬浮旋翼轮定位永磁片(302)的一半；
所述永磁导轨(51)，固定在所述安装座(6)上，上端面内均匀嵌有永磁导轨定位永磁体(510)，在数量上等于所述上磁悬浮旋翼轮定位永磁片(302)的个数；
所述下定位导轨(52)，在轴向上正置地位于所述下磁悬浮旋翼轮(31)之下，下定位导轨定位线圈绕组(520)和下定位导轨定位永磁体(521)均匀嵌套安装在所述下定位导轨(52)上端面内，所述下定位导轨线圈绕组(520)和下定位导轨定位永磁体(521)各自在数量上等于所述下磁悬浮旋翼轮定位永磁片(312)的一半；
所述上定位导轨(50)、永磁导轨(51)和下定位导轨(52)在径向上的位置分别对应于所述上、下两个磁悬浮旋翼轮(30，31)上各自定位永磁体所在的位置上，共同构成永磁电磁混合型磁悬浮定位系统；
所述上定位导轨(50)、永磁导轨(51)和下定位的导轨(52)都由各个所述的安装座(6)共同固定，与所述碟壳(1)保持相对静止；
所述定位控制回路定位控制回路由上旋翼激光距离传感器(550)、下旋翼激光距离传感器(551)、定位控制器(53)和定位放大器(54)构成，上旋翼激光距离传感器(550)固定在上定位导轨(50)上，检测上磁悬浮旋翼轮(30)末端在轴向上位移(d0)，下旋翼激光距离传感器(551)固定在下定位导轨(52)上，检测下磁悬浮旋翼轮(31)末端在轴向上位移（d1），并产生相应的两路电信号，该两路电信号经过定位控制器(51)的控制算法处理后，生成期望的模拟电流，经过定位放大器(52)进一步功率放大后，分别输出到上定位导轨定位线圈绕组(500)和下定位导轨定位线圈绕组(520)，产生相应的磁场，定位线圈绕组(500)和定位永磁体(501、510)所产生的磁力合力(f0)改变上磁悬浮旋翼轮轴向位移(d0)，定位线圈绕组(520)和定位永磁体（521、510）所产生的磁力合力(f1)改变下磁悬浮旋翼轮轴向位移(d1)，由此形成两个实现精确定位的闭环控制回路；
所述励磁系统中的励磁控制回路由压嵌在所述上定位导轨(50)下端面上的上旋翼霍尔传感器(440)、下定位导轨(52)上端面上的下旋翼霍尔传感器(441)、碟壳(1)内相对与所述上定位导轨(50)一侧的内侧面上的励磁控制器(42)以及励磁放大器(43)共同构成，所述上旋翼霍尔传感器(440)检测所述上磁悬浮旋翼轮(30)在旋转或静止时所述上磁悬浮旋翼轮定位永磁片(302)的转动变化，所述下旋翼霍尔传感器(441)检测所述下磁悬浮旋翼轮(31)在旋转或静止时所述上、下磁悬浮旋翼轮(30，31)的位置和速度信息，并通过所述安装座(6)送入固定在所述碟壳(1)内侧面上的所述励磁控制器(42)，生成期望的模拟电流，在经过也固定在所述碟壳(1) 内侧面上的励磁放大器(43)进一步的功率放大后，转化为控制电流（I），并通过所述安装座(6)分别输出到所述上励磁导轨励磁线圈绕组(400)和下励磁导轨励磁线圈绕组(410)，产生期望变化磁场，分别激励所述上磁悬浮旋翼轮感应线圈(301)和下磁悬浮旋翼轮感应线圈(311)产生感应电流（i），和感应磁场，使所述上、下两个磁悬浮旋翼轮(30，31)在二者之间的磁场力（fi）作用下同步地改变转速，转速变化信息被所述上、下两个旋翼轮霍尔传感器(440，441)所检测到，实现转速闭环控制，同时通过改变所述励磁控制器(42)输出的两路控制电路中的一路的电流方向，以实现对磁悬浮旋翼轮的转向控制。 
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