一种用于扑翼飞行器的谐振电机的制作方法

本实用新型涉及微型电机技术领域，具体涉及一种用于扑翼飞行器的谐振电机。

背景技术：

扑翼飞行器，是指像鸟一样通过机翼主动运动产生升力和前行力的飞行器，又称振翼机。其特点是：机翼主动运动，靠机翼拍打空气的反力作为升力及前行力，通过机翼及尾翼的位置改变进行机动飞行。目前国内在实现扑翼飞行的简谐运动的方法有曲柄滑块结构，凸轮弹簧结构，平面连杆结构，空间连杆结构，弹性支撑结构。这些结构的动力装置运用在扑翼飞行器上，需要多个零部件组合，结构复杂、制作精度要求高、可靠性差、整体可动组件的质量重，需消耗多余的动能在克服摩擦力等方面，而且所占的空间比较大，不利于微型扑翼飞行器的发展。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的是现有技术的不足，目的在于提供一种用于扑翼飞行器的谐振电机。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种用于扑翼飞行器的谐振电机，包括运动模块和动能发生模块，所述运动模块包括永磁体和从动组件，从组动件跟随永磁体同步运动，所述动能发生模块包括第一线圈和第二线圈，第一线圈位于永磁体的N极侧，第二线圈位于永磁体的S极侧，第一线圈和第二线圈与永磁体之间设有永磁体运动空间，第一线圈和第二线圈的电流方向相反。

工作原理：在永磁体的N极侧设置了第一线圈，在永磁体的S极侧设置了第二线圈，第一线圈和第二线圈固定不动，在第一线圈和第二线圈与永磁体之间设有永磁体运动空间，第一线圈上和第二线圈提供方向相反的电流，第一线圈通电后产生磁场，磁场方向与永磁体N极相同，第一线圈与永磁体相互排斥；第一线圈通电后产生磁场，磁场方向与永磁体S极相反，第二线圈与永磁体相互吸引；因此永磁体会向第二线圈位置偏移，实现永磁体的运动。通过电路控制交替更换第一线圈和第二线圈电流的流向，达到了永磁体在第一线圈和第二线圈的位置方向上产生谐振。

优选方案，所述动能发生模块还包括导磁材料，第一线圈和第二线圈导线围成的中空腔内分别安装了导磁材料。

优选方案，所述导磁材料为顺磁质。采用顺磁质材料，在线圈产生磁场后，顺磁质被线圈的磁场磁化，磁化后的顺磁质增强了线圈的磁场强度，增强了线圈对永磁体的吸引和排斥磁场力；在线圈断电失去磁场后，线圈磁场消失，顺磁质也随着线圈的磁场消失而立即消磁，由于其它导磁材料被磁化后，外加磁场去除后导磁材料不能立即消磁，相比较其它导磁材料，采用顺磁质导磁材料对扑翼飞行器的控制更为灵敏。

优选方案，所述永磁体至少为一块。

优选方案，所述运动模块和动能发生模块分别安装在外壳内，所述外壳为不导磁材料，运动模块活动置于外壳的中部，动能发生模块分别固定安装在外壳的两端。

优选方案，所述永磁体上设有滑块，所述滑块方向与运动模块的运动方向平行，所述外壳的内壁上开设有与永磁体的滑块相匹配的导轨，所述导轨上设有滚珠，永磁体通过滑块在外壳的导轨上运动。

优选方案，所述从动组件包括连接部和传动部，所述连接部为与永磁体外缘相匹配的管套，连接部套设在永磁体的外缘上，传动部固定在连接部上，传动部与外部零部件连接。

优选方案，所述从动组件为一长直杆，长直杆的长度方向与永磁体磁感线方向相互垂直。

优选方案，所述外壳上开设有从动组件运动的长形孔，长形孔的长度方向与运动模块的运动方向平行，从动组件的传动部或长直杆在长形孔的长度范围运动。

优选方案，所述从动组件为不导磁材料，所述外壳的长形孔上贴合有减震垫。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

(1)本谐振电机采用了永磁体电磁感应原理，在永磁体的N极侧和S极侧分别设置了第一线圈和第二线圈，第一线圈吸引永磁体时，第二线圈就排斥永磁体，第一线圈和第二线圈周期性转变与永磁体之间的磁力关系，实现永磁体产生共振。本谐振电机结构简单，运行可靠，降低生产成本，而且减轻了简谐运动部件的重量，提高了简谐运动振动效果和降低了扑翼飞行器的能耗。

(2)在线圈围成的中空腔内设有顺磁质，在线圈通电时，顺磁质被磁化，磁化后的顺磁质增强了线圈的磁感应强度，提高了动能发生模块对运动模块的吸引力或排斥力，提高谐振电机的功率。

(3)在谐振电机的外壳的内壁上设有导轨，导轨上设有滚珠，永磁体通过滑块在内壁的导轨上来回往复运动。外壳的导轨首先可以为永磁体提供运动导向，防止永磁体在外壳内出现翻转或摩擦，避免谐振电机出现故障；其次导轨上设有滚珠可以减少永磁体在外壳内的摩擦力，减少扑翼飞行器的电能损耗；最后外壳为不导磁材料，可以减少永磁体的磁性损耗。

(4)在永磁体上设置了从动组件，从动组件可以把永磁体的动能传递到外部零部件的运动，方便了从动组件与外部零部件的连接。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的谐振电机结构示意图；

图2为图1沿A-A方向剖视图；

图3为图1沿B-B方向剖视图；

图4为本实用新型的谐振电机原理示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-永磁体，2-从动组件，3-第一线圈，4-第二线圈，5-顺磁质，6-外壳，11-滑块，61-长形孔，62-导轨，63-滚珠。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例

如图1、图2和图4所示，本实用新型的一种用于扑翼飞行器的谐振电机，包括运动模块和动能发生模块，运动模块包括永磁体1和从动组件2，从组动件2跟随永磁体2同步运动，动能发生模块包括第一线圈3和第二线圈4，第一线圈3位于永磁体1的N极侧，第二线圈4位于永磁体1的S极侧，第一线圈3和第二线圈4与永磁体1之间设有永磁体1运动空间，第一线圈3和第二线圈4的电流方向相反。向第一线圈3和第二线圈4导通方向相反的电流用以实现第一线圈3和第二线圈4对永磁体1的N极或S极的吸引和排斥的运动效果。本谐振电机结构简单，运行可靠，降低生产成本，而且减轻了简谐运动部件的重量，提高了简谐运动振动效果和降低了扑翼飞行器的能耗。

工作原理：如图4所示，在永磁体1的N极侧设置了第一线圈3，在永磁体1的S极侧设置了第二线圈4，在第一线圈3围成的中空腔内安装了顺磁质5，在第二线圈4围成的中空腔内安装了顺磁质5。永磁体1与第一线圈3和第二线圈4之间预留有永磁铁1来回运动的活动空间。第一线圈3和第二线圈4固定在外壳6内相对不动，永磁体1在外壳6内相对活动。在第一线圈3和第二线圈4分别导通方向相反的电流，第一线圈3通电后产生磁场，磁场方向与永磁体1的N极相同，第一线圈3与永磁体1的N极相互排斥；第二线圈4通电后产生磁场，磁场方向与永磁体1的S极相反，第二线圈4与永磁体1的S极相互吸引；因此永磁体1会向第二线圈4位置偏移，实现永磁体1的运动。通过电路控制交替更换第一线圈3和第二线圈4电流的流向，达到了永磁体1在第一线圈3和第二线圈4的位置方向上产生谐振。第一线圈3和第二线圈4的电流流向通过电路控制，电路分别向第一线圈3和第二线圈4提供周期性变化的方向相反的电流，从而来实现永磁体1产生共振。在第一线圈3围成的中空腔内安装了顺磁质5，同时在第二线圈4围成的中空腔内安装了顺磁质5，在第一线圈3和第二线圈4通电的时候产生磁场，顺磁质5被磁化，磁化后的顺磁质5增强了第一线圈3和第二线圈4的磁感应强度，提高了动能发生模块对运动模块的吸引力或排斥力，增强了谐振电机的功率。在第一线圈3和第二线圈4失电的时候，第一线圈3和第二线圈4的磁场消失，顺磁质5也随着第一线圈3和第二线圈4的磁场消失而立即消磁，由于其它导磁材料被磁化后，外加磁场去除后导磁材料不能立即消磁，相比较其它导磁材料，采用顺磁质5作为导磁材料对扑翼飞行器的控制更为灵敏。

优选实施方案，永磁体1至少为一块。生产者可以根据具体需要可以叠加多块永磁体1，多块永磁体1的相邻的极性相反并形成一个整体，多块叠加的永磁体1增大了磁场强度，提高了谐振电机的动力。

优选实施方案，如图3所示，运动模块和动能发生模块分别设置在外壳6内，外壳6优选但不限定为圆柱体结构，外壳6优选但不限定为不导磁材料，运动模块置于外壳6的中部，运动模块在外壳6内运动，动能发生模块分别固定在外壳6的两端。运动模块的永磁体1的左右两端分别设有滑块11，滑块11方向与运动模块的运动方向平行，外壳6的内壁上开设有与永磁体1的滑块11相匹配的导轨62，导轨62上设有滚珠63，永磁体1通过滑块11在外壳6的导轨62内来回往复运动。外壳6的导轨62首先可以为永磁体1提供运动导向，防止永磁体1在外壳6内出现翻转或摩擦，避免谐振电机出现故障；其次导轨62上设有滚珠63可以减少永磁体1在外壳6内的摩擦力，减少扑翼飞行器的电能损耗；最后外壳6采用不导磁材料，可以减少永磁体1的磁性损耗。

优选实施方案，如图3所示，从动组件包括连接部和传动部，连接部为与永磁体1外缘相匹配的管套，连接部套设在永磁体1的外缘上，传动部固定设置在连接部的左右两端。从动组件把运动的永磁体1带动扑翼飞行器的机翼摆动，从而驱动扑翼飞行器的机翼。

优选实施方案，从动组件还可以为一长直杆，长直杆的长度方向与永磁体1磁感线方向相互垂直。长直杆两端分别和扑翼飞行器的机翼连接，从而驱动扑翼飞行器的机翼。

优选实施方案，如图2所示，外壳6上左右两端开设有从动组件运动的长形孔61，长形孔61的长度方向与运动模块的运动方向平行，从动组件的传动部或长直杆带动扑翼飞行器的机翼在长形孔61的长度范围内往复运动。

优选实施方案，从动组件为不导磁材料，外壳6的长形孔61的两端分别设有减震垫。从动组件采用不导磁材料可以减少永磁体1的磁性损耗，外壳6的长形孔61的两端分别设有减震垫，减震垫可以有效防止从动组件与外壳6之间因为运动所产生的碰撞，因此减震垫可以减少谐振电机的震动和噪音，提高扑翼飞行器的飞行寿命。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。