CN107380476B - 一种适用于无人机电磁弹射的直线弹射电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于无人机电磁弹射的直线弹射电动机，涉及发射技术领域。本发明提出了一种用于无人机电磁弹射的直线弹射电动机，可以实现无人机的发射与锁定，还可以实现无人机运载小车的制动、复位和位置反馈，并在平时的存储、运输时能够进行折叠，减少占用的空间。
Description
技术领域
本发明涉及发射技术领域，具体涉及一种适用于无人机电磁弹射的直线弹射电动机。
背景技术
直线弹射电动机是电磁弹射系统中的运动执行部件，是一种电磁推力发射装置，可以将输入的电能转化为弹射所需要的机械能，不通过任何中间环节直接驱动无人机向前运动。除此之外，直线弹射电动机还必须实现发射前对无人机运载小车的可靠锁定；发射时对运载小车和电机次级进行可靠的支撑和导向；无人机分离起飞之后对运载小车实现可靠的制动；实时反馈运载小车的运动位置，用于对直线弹射电动机进行闭环控制。因此，如何设计一种适用于无人机电磁弹射的直线弹射电动机，以实现以上的功能，成为了亟待解决的技术问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何设计一种用于无人机电磁弹射的直线弹射电动机，以实现无人机的发射与锁定。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于无人机电磁弹射的直线弹射电动机，该直线弹射电动机是一种长初级短次级，感应式三相交流电机，包括短电机1、长电机2、折叠机构3、次级板4、锁定机构5和激光测距传感器安装座6；
所述短电机1有两套，分别位于直线弹射电动机首尾两端；长电机2位于直线弹射电动机的中间位置，短电机1与长电机2两者结构功能相同，长度不同；所述短电机1与长电机2之间利用折叠机构3连接在一起，短电机1或长电机2上左右两边分别固定有电机模块，电机模块是直线弹射电动机的初级，初级通电之后，形成感应磁场，该磁场在次级板4上产生感应电流，感应电流与感生磁场相互作用，在次级板4上产生推力，从而推动无人机运载小车向前运动，实现无人机弹射起飞；所述折叠机构3由两片合页和一个转轴组成，两片合页通过转轴连接，所述折叠机构3用于实现直线弹射电动机的折叠与展开；次级板4为直线弹射电动机的次级，次级板4上、下各有一排通长的导轨，这两排导轨与短电机1或长电机2配合；在直线弹射电动机的弹射初始位置有用于锁定运载小车的所述锁定机构5；在锁定机构5后面是所述激光测距传感器安装座6，激光测距传感器安装座6上固定有激光测距传感器。
优选地，所述次级板4为铝质矩形板，铝板上下各有一排所述通长的导轨，所述通长的导轨用于对无人机运载小车进行支持和导向，约束运载小车除射向外的所有自由度。
优选地，所述通长的导轨上加工有斜面，该斜面用于与短电机1或长电机2上的导轨相配合，对次级板4起到支承和导向作用。
优选地，所述次级板4前后各有一个凸起，外面嵌套保护罩，用于与无人机运载小车相接触，以推动运载小车向前运动。
优选地，所述锁定结构5上安装剪切销，通过锁定机构5上的剪切销将运载小车锁定在弹射的初始位置。
优选地，在直线弹射电动机的末端设有液压缓冲器，用于对运载小车进行缓冲与保护。
优选地，所述短电机1或长电机2还包括电机支架，电机支架上有出线孔，电机模块由上端引出电缆到电机支架外面，并固定在接线端子上，之后再与外部设备接线。
(三)有益效果
本发明提出了一种用于无人机电磁弹射的直线弹射电动机，可以实现无人机的发射与锁定，还可以实现无人机运载小车的制动、复位和位置反馈，并在平时的存储、运输时能够进行折叠，减少占用的空间。
附图说明
图1为本发明的一种适应于无人机电磁弹射的直线弹射电动机结构示意图；
图2为本发明中短电机结构示意图；
图3为本发明中长电机结构示意图；
图4为本发明中折叠机构结构示意图；
图5为本发明中次级板结构示意图；
图6为本发明中锁定机构及激光测距传感器安装座示意图；
图7为本发明中长/短电机结构组成示意图；
图8为本发明中次级板和长/短电机接口示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1-图6所示，本发明的一种适用于无人机电磁弹射的直线弹射电动机，本质上是双边形、长初级短次级，感应式三相交流电机，由短电机1、长电机2、折叠机构3、次级板4、锁定机构5、激光测距传感器安装座6组成。
短电机1有两套，位于直线弹射电动机首尾两端。短电机1与长电机2是直线弹射电动机的主体结构，两者结构功能相同，结构形式相似，只是长度不同。短电机1与长电机2之间利用折叠机构3连接在一起。
如图7所示，短电机1或长电机2由所述电机模块A、电机支架B、所述导轨C、底座D组成。电机支架B上有很多出线孔，电机模块A由上端引出电缆到电机支架B外面，并固定在接线端子上，之后再与外部设备接线。
短电机1或长电机2左右两边固定有所述电机模块A，即直线感应电机的初级，初级通电之后，形成感应磁场，该磁场在次级板4上产生感应电流。感应电流与感生磁场相互作用，就在次级板4上产生了推力。从而推动无人机运载小车向前运动，实现无人机弹射起飞。除此之外，短电机1或长电机2顶端有一排通长的所述导轨C，用于对无人机运载小车进行支持和导向，导轨约束了运载小车除射向外的所有自由度。折叠机构3由两片合页和一个转轴组成，类似于门窗的合页，可以实现直线弹射电动机的折叠与展开。
次级板4为直线电机的次级，它有两排通长的导轨，用于与短电机1、长电机2配合。锁定结构5上安装剪切销，激光测距传感器安装座6上固定有激光测距传感器。次级板4与直线弹射电动机其他部分的接口关系如图8所示。次级板4上的导轨搭接在短电机1或长电机2的导轨C上，可以在垂直于纸面的方向上做直线运动。次级板4主体结构为铝质矩形薄板，铝板上下各有一排导轨，导轨上加工有斜面，该斜面用于与短电机1或长电机2上的导轨C相配合，对次级板4起到支承和导向作用。次级板4前后有两个凸起部分，外面嵌套保护罩，用于与无人机运载小车相接触，推动运载小车向前运动。
在电机的初始位置有用于锁定运载小车的锁定机构5，通过锁定机构5上的剪切销将运载小车可靠锁定在弹射的初始位置。在锁定机构5后面是激光测距传感器安装座6，用于固定激光测距传感器。在直线电机的末端有液压缓冲器，用于对运载小车的缓冲与保护。
具体工作过程如下：
发射前，将直线弹射电动机展开到位并可靠锁定。之后将次级板4和无人机运载小车一并沿着各自的导轨送入到直线弹射电动机里面。利用剪切销将运载小车和锁定机构5连接在一起，实现了次级板4和无人机运载小车在弹射初始位置的可靠锁定。直线弹射电动机通电之后，次级板4感受到向前的电磁推力，有向前运动的趋势。当电磁推力将剪切销剪断之后，次级板4与无人机运载小车实现解锁，开始向前加速运动。在运动过程中，运载小车上的感应板不断反馈位置信号给激光测距传感器，便于对直线弹射电动机进行闭环控制。当速度满足无人机起飞速度之后，直线弹射电动机突然制动，无人机依靠惯性解锁起飞。次级板4和运载小车在直线弹射电动机反向制动力的作用下开始制动，并最终速度降低为零。最后，在直线弹射电动机的控制下，次级板4和运载小车重新复位，准备下一次发射。
可以看出，本发明可以实现：
1)对无人机进行发射：直线弹射电动机上电之后，在电机模块的气隙之间感应出磁场，磁场使次级板产生感应电动势和电流，从而产生推力，推动运载小车向前运动。当无人机达到运动速度后，电机突然制动，无人机依靠惯性解锁起飞。
2)对运载小车进行制动和复位：无人机起飞后，电机输出反向制动力，使得次级板和滑行小车减速制动，并最终速度降为零，之后返回到弹射的初始位置，准备下一次发射。
3)锁定无人机：在发射前依靠锁定装置和剪切销可靠固定运载小车，上电后依靠推力剪断剪切销，释放运载小车。
4)反馈无人机位置信号：激光接触传感器发射的激光达到运载小车的反光板上之后反馈给激光测距传感器，从而实时反馈无人机的位置信号，便于对直线弹射电动机进行闭环控制。
5)折叠与展开：直线弹射电动机依靠折叠机构实现折叠与展开。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种适用于无人机电磁弹射的直线弹射电动机，其特征在于，该直线弹射电动机是一种长初级短次级感应式三相交流电机，包括短电机(1)、长电机(2)、折叠机构(3)、次级板(4)、锁定机构(5)和激光测距传感器安装座(6)；
所述短电机(1)有两套，分别位于直线弹射电动机首尾两端；长电机(2)位于直线弹射电动机的中间位置，短电机(1)与长电机(2)两者结构功能相同，长度不同；所述短电机(1)与长电机(2)之间利用折叠机构(3)连接在一起，短电机(1)或长电机(2)上左右两边分别固定有电机模块，电机模块是直线弹射电动机的初级，初级通电之后，形成感应磁场，该感应磁场在次级板(4)上产生感应电流，感应电流与感应磁场相互作用，在次级板(4)上产生推力，从而推动无人机运载小车向前运动，实现无人机弹射起飞；所述折叠机构(3)由两片合页和一个转轴组成，两片合页通过转轴连接，所述折叠机构(3)用于实现直线弹射电动机的折叠与展开；次级板(4)为直线弹射电动机的次级，次级板(4)上、下各有一排通长的导轨，这两排导轨与短电机(1)或长电机(2)配合；在直线弹射电动机的弹射初始位置有用于锁定运载小车的所述锁定机构(5)；在锁定机构(5)后面是所述激光测距传感器安装座(6)，激光测距传感器安装座(6)上固定有激光测距传感器。
2.如权利要求1所述的适用于无人机电磁弹射的直线弹射电动机，其特征在于，所述次级板(4)为铝质矩形板，铝质矩形板上下各有一排所述通长的导轨，所述通长的导轨用于对无人机运载小车进行支持和导向，约束运载小车除射向外的所有自由度。
3.如权利要求1所述的适用于无人机电磁弹射的直线弹射电动机，其特征在于，所述通长的导轨上加工有斜面，该斜面用于与短电机(1)或长电机(2)上的导轨相配合，对次级板(4)起到支承和导向作用。
4.如权利要求1所述的适用于无人机电磁弹射的直线弹射电动机，其特征在于，所述次级板(4)前后各有一个凸起，外面嵌套保护罩，用于与无人机运载小车相接触，以推动运载小车向前运动。
5.如权利要求1所述的适用于无人机电磁弹射的直线弹射电动机，其特征在于，所述锁定机构(5)上安装剪切销，通过锁定机构(5)上的剪切销将运载小车锁定在弹射的初始位置。
6.如权利要求1所述的适用于无人机电磁弹射的直线弹射电动机，其特征在于，在直线弹射电动机的末端设有液压缓冲器，用于对运载小车进行缓冲与保护。
7.如权利要求1至6中任一项所述的适用于无人机电磁弹射的直线弹射电动机，其特征在于，所述短电机(1)或长电机(2)还包括电机支架，电机支架上有出线孔，电机模块由上端引出电缆到电机支架外面，并固定在接线端子上，之后再与外部设备接线。
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