一种用于扑翼飞行器的谐振电机的制作方法

文档序号:14685247发布日期:2018-06-12 23:21
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。

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