CN110225862B - 升力风扇位置锁定机构 - Google Patents

Abstract

公开了升力风扇位置锁定机构。在各种实施例中，位置锁定机构包括：具有第一表面的圈结构，圈结构包括被限定在圈结构的第一表面中的一个或多个制动部。对于每个制动部，锁定机构包括固定磁体，其在邻近于制动部的位置处固定地联接到圈结构。锁定机构还包括：包括磁体和机械止动结构的旋转磁体组件，所述磁体具有与固定磁体中的至少一个相反的磁极性，所述机械止动结构具有当旋转磁体组件处于锁定位置中时配合到对应的制动部中且与限定所述对应的制动部的至少一个界限的表面机械地接合的尺寸和形状。

Description

升力风扇位置锁定机构

技术领域

本文中统称为“升力风扇”的升力风扇和其他转子可以被用于向有人或者无人多转子飞行器提供升力，所述多转子飞行器诸如私人飞行器和无人机。混合飞行模式飞行器可以使用升力风扇以在竖直飞行模式（例如，起飞、盘旋或者着陆）中提供升力。这种飞行器可以在起飞之后转换成前飞模式，在前飞模式中，一个或多个前飞螺旋桨可以被用于通过空气推进飞行器。可以在前飞模式中通过飞行器所包括的一个或多个翼生成升力。

在前飞模式中，除非被锁定，否则升力风扇可能会生成阻力和/或其他不受欢迎的力。使用传统机构来锁定升力风扇转子可能会是不实用的，这是例如由于重量因素、当飞行器转换成前飞时关于转子位置的不确定性和/或其他因素所导致的。

附图说明

在如下的详细描述和附图中公开了本发明的各种实施例。

图1是示出多旋翼飞行器（multicopter aircraft）的实施例的简图。

图2A是示出升力风扇锁定机构的固定圈部分的实施例的透视图的简图。

图2B是示出升力风扇锁定机构的固定圈部分的实施例的顶视图和侧视图的简图。

图3A是示出升力风扇锁定机构的固定圈部分的实施例的透视图的简图，其中，转子磁体组件处于升力风扇锁定位置中。

图3B是示出升力风扇锁定机构的固定圈部分的实施例的透视图的简图，其中，转子磁体组件处于升力风扇解锁位置中。

图4A是示出处于锁定配置中的升力风扇锁定机构的实施例的简图。

图4B是示出处于解锁但是不完全脱离状态中的升力风扇锁定机构的实施例的简图。

图4C是示出处于解锁和完全脱离状态中的升力风扇锁定机构的实施例的简图。

图4D是示出处于锁定配置中的升力风扇锁定机构的实施例的简图。

图5是流程图，其示出了使升力风扇从锁定状态转换到解锁状态的过程的实施例。

图6是流程图，其示出了使升力风扇从解锁转换状态转换到锁定状态的过程的实施例。

图7是示出用于停止和锁定升力风扇的过程的实施例的流程图。

图8是简图，其示出了用于通过锁定/解锁序列控制升力风扇的系统的实施例。

具体实施方式

本发明能够以许多方式实施，包括作为过程；设备；系统；物质组分；在计算机可读存储介质上实现的计算机程序产品；和/或处理器，诸如，被配置成执行被存储在联接到处理器的存储器上的指令和/或由联接到处理器的存储器提供的指令的处理器。在本说明书中，这些实施方式，或者本发明可以采用的任何其他形式，可以被称为技术。大体上，在本发明的范围内，可以更改所公开的过程的步骤的次序。除非以其他方式陈述，否则，被描述为配置成执行任务的诸如处理器或存储器的部件可以被实施为被暂时配置成在给定时间执行任务的通用部件或者被制造成执行该任务的专用部件。如在本文中使用地，术语‘处理器’指的是一个或多个装置、电路和/或处理芯，其被配置成处理诸如计算机程序指令的数据。

在下文中连同示出本发明的原理的附图提供了本发明的一个或多个实施例的详细描述。结合这些实施例描述了本发明，但是本发明不受限于任何实施例。本发明的范围仅受权利要求限制，且本发明包含许多替代、修改和等价物。在下文的描述中陈述了许多具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。出于示例的目的提供这些细节，且可以根据权利要求在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践本发明。出于清楚的目的，未详细描述在本发明所涉及的技术领域中已知的技术材料，以便不会在不必要的情况下使本发明难以理解。

公开了一种升力风扇位置锁定机构。在各种实施例中，升力风扇转子通过转子磁体保持就位，该转子磁体附连到转子，且其在锁定位置中由被安装在诸如定子、壳体、或其他非旋转结构的固定结构上的对应固定磁体磁性地接合且保持就位，当升力风扇转子旋转时该固定结构不旋转。在一些实施例中，固定磁体被安装在从金属或其他圈结构朝内延伸的突片上。圈结构提供表面，包括转子磁体的组件可以在该表面上滑动，例如，当转子首先通过经由相关联的马达施加启动扭矩而从锁定位置移动出来时。在一些实施例中，随着转子的旋转速度增加，生成离心力，且引起转子磁体随着转子磁体向上且朝外远离圈结构移动而围绕枢转轴线旋转。

在各种实施例中，之后是升力风扇锁定例程或程序，以使用如本文中公开的锁定机构锁定升力风扇。例如通过中止经由升力风扇马达施加扭矩和/或通过施加抵消扭矩来减小升力风扇速度。确定升力风扇转子相对于锁定位置的位置，且确定与引起升力风扇转子至少旋转到锁定位置相关联的对应电气激励，且将其施加到升力风扇马达。在各种实施例中，施加小于驱动升力风扇转子离开锁定位置所要求的逃脱扭矩的扭矩。在锁定例程期间，转子磁体可以被吸引到邻近于对应固定磁体的位置且可以锁定到该位置中，从而引起转子被锁定就位。

在一些实施例中，可以使用两对磁体（即，两个旋转和两个固定的）。在一些这样的实施例中，旋转磁体和固定磁体可以具有相反的磁极性，使得旋转磁体被吸引到具有相反的磁极性的对应固定磁体，但是被具有相同磁极性的固定磁体排斥。在一些实施例中，使用具有交变极性的磁体导致升力风扇锁定在仅一个位置中。

图1是示出多旋翼飞行器的实施例的简图。在各种实施例中，如本文中公开的升力风扇位置锁定机构可以被包括在如在图1中所示的多旋翼飞行器中。在所示出的示例中，飞行器100包括机身（本体）102和翼104。在每个翼下方提供一组三个翼下吊臂106。每个吊臂106具有安装在其上的两个升力风扇108，一个在翼的前方，且一个在翼的后方。每个升力风扇108可以由相关联的驱动机构（诸如，专用电动马达）驱动。一个或多个电池（未示出）和/或机载功率发生器（例如，小型燃气涡轮机）可以被用于驱动升力风扇108和/或对机载电池充电/再充电。

在各种实施例中，每个吊臂106可以被定位成相对于飞行器的竖直轴线成一定角度，使得升力风扇108以相关联的角度被安装在其上。角度可以至少部分地被确定成满足设计目的和/或相关联的约束，以提供偏航控制和/或以避免任何升力风扇的旋转平面与机身102的被人占据的或以其他方式关键的部分相交。

在图1中示出的示例中，螺旋桨110被安装在机身102上，且被配置成当处于前飞模式时沿向前（例如，x轴线）方向推动飞行器通过空气。螺旋桨110被定位在一对尾部吊臂112之间，尾部吊臂112向后延伸，且在其后端处通过尾部结构联结，包括升降舵116和方向舵118的气动控制表面被安装在该尾部结构上。在各种实施例中，内侧吊臂106中的每个至少部分地形成对应端口/右舷侧尾部吊臂112的集成部分。在一些实施例中，尾部吊臂112包括从相应的内侧吊臂106向后的延伸部分。例如，尾部吊臂112可以被形成为对应的内侧吊臂106的后端的部分或者被紧固（例如，螺栓连接）到后端。额外控制表面包括被安装在翼104的尾缘上的副翼114。

在各种实施例中，升力风扇108可以被用于提供升力，以使多旋翼飞行器100能够以竖直飞行模式竖直地（或者在短的水平距离内）起飞、盘旋和/或着陆。多旋翼飞行器100可以被配置为使用升力风扇108以例如竖直地起飞，并且然后转换到前飞模式，在前飞模式中，由螺旋桨110推动飞行器通过空气，且翼104提供升力。在前飞模式中，在各种实施例中，如本文中公开的升力风扇锁定机构用于将升力风扇108锁定在锁定位置中。在一些实施例中，锁定位置可以是低（或者相对低）阻力位置。例如，在一些实施例中，升力风扇108可以被锁定在如在图1中所示的位置中，其中，每个升力风扇的相应的叶片（其中，在该示例中，每个升力风扇存在两个叶片）与飞行器100和吊臂106中的一者或两者的前后纵向轴线大致对准。对于不同于图1的飞行器100的飞行器配置和/或相比于图1的升力风扇108具有不同数目和/或布置的叶片的升力风扇，如本文中公开的锁定机构可以被用于将升力风扇锁定在与在图1中示出的示例相比不同的低或相对低阻力位置。

公开了升力风扇锁定机构。在各种实施例中，例如在前飞期间，如本文中公开的升力风扇锁定机构可以被用于将升力风扇锁定和保持在低阻力或其他存放位置中。在各种实施例中，如本文中公开的升力风扇锁可包括固定圈，固定圈被固定地安装到飞行器，例如，通过螺栓连接或其他方式紧固到升力风扇组件的定子、壳体、或其他非旋转部分来实现。

在一些实施例中，诸如图1的升力风扇108的升力风扇组件可包括上升力风扇转子和下旋转碗或壳体，在上升力风扇转子和下旋转碗或壳体之间夹置不旋转的定子、控制电路和其他固定元件。上升力风扇转子和下转筒可以被附连到延伸通过定子但是不固定到定子的轴。上升力风扇转子和下旋转碗可以包括用于驱动升力风扇的大致平坦的无刷DC马达的转子元件。转子元件可以具有附连到它们和/或被集成在它们中的磁体。电流以规定方式被供应给定子，以引起转子元件旋转。

在各种实施例中，包括如本文中公开的升力风扇锁定机构的一个或多个转子磁体组件被附连到每个转子元件。对应的固定磁体被直接或间接地附连到诸如定子、马达/升力风扇壳体等的固定非旋转元件。在锁定位置中，旋转磁体组件的磁体被磁性地吸引且被拉到与具有相反的磁极性的对应固定磁体的接合位置。除非由升力风扇马达施加足够的扭矩，否则在相应的旋转磁体与每个对应固定磁体之间的磁力保持升力风扇就位，即，防止旋转。从锁定位置释放所要求的扭矩有时在本文中称为“释放”扭矩。

图2A是示出升力风扇锁定机构的固定圈部分的实施例的透视图的简图。在所示出的示例中，升力风扇锁定机构的固定圈部分200包括具有上表面（如所示出的顶部表面）和下表面的环形金属圈202。在所示出的示例中，圈202包括大致平坦的圈。在一些替代实施例中，可以使用具有其他形状（例如，锥形环）和/或特征（例如，内径/外径、材料、厚度等）的圈。圈202具有在其中形成的在圈202的滑动表面上的凹口或制动部204和206。在一些实施例中，凹口204和206是V形凹口，当升力风扇处于锁定位置中时，诸如球、柱、销或其他结构的旋转磁体组件的刚性止动部分可以被接收并保持到该V形凹口内。在各种实施例中，当升力风扇处于锁定位置中时，磁力、弹簧力（例如，来自螺旋状扭转弹簧或其他弹簧）和摩擦力（例如，止动结构抵靠制动部表面的摩擦力）中的一个或多个的组合可以被用于保持旋转磁体组件就位。

进一步参考图2A，凹口204和206各自具有与其关联的金属（或者其他）突片部分（208、212），固定磁体（210、214）被安装在突片部分（208、212）上。在各种实施例中，磁体210和214可以具有相反的极性。因此，两个旋转磁体组件中的仅一个可以被磁力吸引到磁体210、214中的给定一个，而另一旋转磁体组件将被排斥。在一些实施例中，不同的极性导致升力风扇锁定机构仅将升力风扇锁定在单个相同锁定位置中，即，其中每个旋转磁体组件与相反极性的对应固定磁体（和相关联的结构，诸如相关联的凹口204、206）接合的锁定位置。

图2B是示出升力风扇锁定机构的固定圈部分的实施例的顶视图和侧视图的简图。在所示出的示例中，能够看到，图2A的固定圈部分200在圈202的沿直径方向相对的两侧上包括凹口（204、206）、突片（208、212）和磁体（210、214）结构。能够看到凹口（204、206）和突片（208、212）包括在圈202的下表面下方延伸的材料，例如，用于提供机械强度和支撑。

在一些实施例中，由特氟隆™或其他耐久性材料制成的插入件可以与凹口（204、206）集成，以减小与锁定和解锁操作相关联的磨损，在锁定和解锁操作期间，旋转磁体组件可滑动到凹口（204、206）中和/或从凹口（204、206）滑出，从而可能导致过度的磨损。

图3A是示出升力风扇锁定机构的固定圈部分的实施例的透视图的简图，其中，转子磁体组件处于升力风扇锁定位置中。在所示出的示例中，旋转磁体组件302和304被示出处于锁定位置中，在该锁定位置中，在旋转磁体组件302和304的底侧上的磁体（在图3A中未示出）与图2A和图2B的磁体210和214中的对应者物理地且磁性地接合，且在旋转磁体组件302和304的底侧上的物理止动结构（在图3A中未示出）与图2A和图2B的凹口204和206中的对应者物理地且机械地接合。

在所示出的示例中，旋转磁体组件302和304具有延伸通过旋转磁体组件302和304的部分的销，销从圈202朝外延伸且在圈202外。在各种实施例中，旋转磁体组件302和304可以以如下方式联接到与升力风扇组件相关联的旋转元件，使得相应的销相对于升力风扇组件的旋转元件保持在固定位置中，且旋转磁体组件302和304各自保持围绕其相关联的销自由旋转，从而使磁体和止动部分（在图3A中未示出）能够例如在解锁序列或操作期间和之后和/或在升力风扇当不锁定时的正常操作期间，向上且远离圈202的顶部表面旋转。

图3B是示出升力风扇锁定机构的固定圈部分的实施例的透视图的简图，其中，转子磁体组件处于升力风扇解锁位置中。在所示出的示例中，扭矩已经被施加到升力风扇组件的旋转元件306，以引起旋转磁体组件302和304从其已经被保持在其中的锁定位置释放，从而使旋转元件306能够沿顺时针方向旋转（如所示出的），如由邻近于旋转磁体组件302和304的大箭头指示地。

在一些实施例中，需要由马达施加以离开锁定取向的扭矩是大约+/-20 N*m。马达的峰值扭矩能力是大约+/-150 N*m。当风扇不处于使用中且当风扇处于锁定位置中时的预期气动扭矩（即，当处于锁定位置时与作用于升力风扇的表面上的气动力相关联的扭矩）是大约+/-5 N*m。马达的峰值速度是大约3500rpm。避免使机构在制动部上发出咔嗒声（clack）所必要的速度是大约500 rpm。在正常操作中，当升力风扇预期保持在解锁位置中时，飞行控制系统将命令从+150 N*m一直到-150N*m的扭矩，但是升力风扇保持高于500rpm，且因此锁定机构的（一个或多个）旋转部分不接触（一个或多个）固定部分。在其他实施例中，取决于设计要求，解锁所要求的扭矩和/或低于其则可能出现与锁定机构的（一个或多个）固定部分的接触和/或意外锁定的速度可以与上文中提到的值不同。

在各种实施例中，当足以从锁定位置释放的扭矩被施加到旋转元件306时，旋转磁体组件302和304从其中其被上文中描述的磁性和机械力保持的对应锁定位置释放。最初，在旋转磁体组件302和304的底侧上的止动或者其他刚性结构可以沿固定圈202的顶部表面骑跨或者滑动，直到旋转元件306以足够的旋转速度旋转，使得旋转的磁体组件302和304由于离心力而向上和远离固定圈202旋转为止，从而引起每者在旋转元件306继续旋转时，围绕其销（或其他旋转轴线）结构旋转。在一些实施例中，止动或其他结构掠过凹口204、206，或者可以稍微滑动到凹口204、206中，但是在足够的速度和/或处于足够的扭矩作用下，使得旋转的磁体结构并不接合且锁定到锁定位置中，而是作为替代，继续通过和/或越过凹口（204、206）和相关联的突片/磁体结构（208/210、212/214）。

图4A是示出处于锁定配置中的升力风扇锁定机构的实施例的简图。在所示出的示例中，包括升力风扇锁定机构的旋转磁体组件400以前横截面和侧视图示出。旋转磁体组件400被示出为包括与大致柱形机械止动部分406集成的臂404，臂404通过销410附接至安装件部分408，使得臂404和止动件406能够相对于安装件部分408围绕销410的纵向轴线（如所示出的从页面出来）旋转。安装件406被示出为固定地安装到升力风扇旋转元件306。在一些实施例中，可以提供诸如螺旋状或者其他扭转弹簧的配置成围绕销410的纵向轴线施加逆时针扭转弹簧力的弹簧元件（在图4A中未示出），以倾向于将旋转磁体组件400保持在所示出的位置中。

在所示出的示例中，在锁定位置中，在附连到臂404的底侧的磁体412与附连到固定圈202的固定突片212的磁体214之间的磁力倾向于将旋转磁体组件400保持在如在图4A中所示的锁定位置中，在该锁定位置中，止动件406安置在圈202的凹口206中。上文中描述的磁体和弹簧力导致法向力被施加到止动件406，这导致倾向于防止止动件406向上和离开凹口206滑动的力。

图4B是示出处于解锁但是不完全脱离状态中的升力风扇锁定机构的实施例的简图。在所示出的示例中，原动力Fm已经被施加到旋转元件306。在一些实施例中，旋转元件306可集成地包括和/或可以固定地附接到被提供以驱动升力风扇的无刷马达的转子部分。在图4B中示出的位置中，已经施加足够的扭矩，以引起旋转磁体组件400从凹口206和磁体214释放，且开始远离凹口206和磁体214滑动，如在图3B中示出的示例中那样（见例如，旋转磁体组件304）。

在图4B中示出的示例中，机械止动部分406在臂404下方相对于臂404以朝下的角度延伸，使得当旋转磁体组件400处于在图4B中示出的位置（其中，止动件406骑跨在固定圈202的顶部表面上）中时，磁体412向上且远离圈202和突片212以及磁体214保持处于一角度。在一些实施例中，该布置进一步减小磁体412的至少相当大的部分到磁体214的接近，且以如下方式相对于彼此取向相应的磁场，使得在旋转磁体组件400在图4B中示出的位置中围绕圈202旋转时，引起旋转磁体组件400经受更少的磁体吸引。

在如在图4B中所示的位置中，机械止动部分406被示出为与固定圈202的顶部表面接合且骑跨在其上。在图4B中示出的状态和位置中，旋转磁体组件400经受离心力Fc1，但是离心力Fc1还没有足够的大小以引起臂404围绕销410的纵向轴线（或者更精确地，在安装件408中的销410通过其延伸的（一个或多个）孔的纵向轴线）进一步旋转。如所示出的，力Fc1引起与力矩臂/距离d1成正比的力矩。在各种实施例中，随着旋转元件306的旋转速度增加，离心力的大小增加到这样的值，使得所产生的力矩足以开始引起臂404围绕销410进一步旋转，从而导致止动部分406变得从固定圈202的表面脱离。

图4C是示出处于解锁和完全脱离状态中的升力风扇锁定机构的实施例的简图。在所示出的示例中，由旋转磁体组件400经受的离心力已经变得足够强，以引起臂404围绕销410进一步旋转，从而引起随着旋转元件306继续旋转，止动件406变得从固定圈202脱离，且磁体412进一步远离固定磁体移动。在一些实施例中，提供机械止动件，以防止臂404相对于固定圈202旋转超出设计最大移位。

图4A-图4C示出了如本文中公开的升力风扇锁定机构的实施例的解锁序列。在一些实施例中，通过以反向次序考虑图4A-图4C，可以示出锁定序列。例如，在一些实施例中，锁定序列可包括减小被施加到旋转元件306的扭矩，从而引起元件的旋转速度降低到一点，在该点处，被施加到旋转磁体组件400的离心力被减小到小于被施加到旋转磁体组件400的其他力（诸如重力、如上文所描述的扭转弹簧等）的大小。因此，旋转磁体组件400可以从在图4C中示出的位置旋转到在图4B中示出的位置。

气动和/或其他力可以引起旋转元件306保持解锁。在一些实施例中，可以执行如本文中公开的锁定序列，以引起升力风扇移动到如在图4A中所示的锁定位置中且保持在该锁定位置中。

图4D是示出处于锁定配置中的升力风扇锁定机构的实施例的简图。在所示出的示例中，由特氟隆™或其他耐久性材料制成的插入件420与凹口206集成，以减小与锁定和解锁操作关联的磨损，在锁定和解锁操作期间，旋转磁体组件400可以滑动到凹口206中和/或滑出凹口206，从而可能导致过度的磨损。

图5是流程图，其示出了将升力风扇从锁定状态转换到解锁状态的过程的实施例。在各种实施例中，可以通过控制器或其他计算机或处理器（诸如飞行控制计算机或模块、马达控制器等）实施图5的解锁例程或序列。在所示出的示例中，接收指示，以旋转和使用升力风扇（502）。例如，可以接收起动升力风扇的明确的命令，或者可以接收起飞的指示，或者从前飞模式转换到竖直飞行模式的指示。执行启动（解锁）序列以使升力风扇转子从锁定位置释放（504）。在一些实施例中，启动序列包括通过克服根据设计倾向于将升力风扇保持在锁定位置中的力（诸如上文中描述的磁性、弹簧和摩擦力），施加与使升力风扇转子从锁定位置释放相关联的规定的扭矩。一旦升力风扇转子已经从锁定位置释放，则扭矩增加到期望水平，例如，与期望的升力风扇旋转速度、升力等相关联的水平。

图6是流程图，其示出了将升力风扇从解锁转换状态转换到锁定状态的过程的实施例。在各种实施例中，可以通过控制器或其他计算机或处理器（诸如，飞行控制计算机或模块、马达控制器等）实施图6的锁定例程或序列。在所示出的示例中，接收指示以停止和锁定升力风扇（602）。例如，可以接收停止和锁定升力风扇与从竖直飞行模式转换到前飞模式结合的指示。升力风扇转子被允许滑行（coast）（604）。例如，使用升力风扇转子施加的扭矩可减小至零。替代地，马达可以被用于施加制动力，以使升力风扇转子减速。最终，执行停止和锁定序列（606）。例如，当飞行器移动通过空气时，升力风扇转子可以首先滑行至更低的旋转速度，且最终可以在被施加到升力风扇转子的气动力的影响下惯性滑行。停止和锁定序列可包括：估计升力风扇转子例如相对于升力风扇锁定机构的固定部件的位置，以及向升力风扇马达施加处于规定水平的电压序列，该电压序列与通过施加小于与从锁定状态转换到解锁状态相关联的“释放”扭矩的扭矩将马达从估计位置驱动到锁定位置相关联。在一些实施例中，执行停止和锁定序列为在（一个或多个）旋转磁体和对应固定磁体之间的磁吸引创造机会，以将升力风扇转子拉动和保持到锁定位置中。

在一些实施例中，停止和锁定序列增加了在可修改至旋转磁体组件由对应固定结构接合的扭矩/速度条件下，升力风扇转子将穿过锁定位置的可能性，但是不必然确保升力风扇转子被驱动到锁定位置。例如，气动力可以克服使用升力风扇转子施加的力。然而，在各种实施例中，执行停止和锁定序列使得很可能升力风扇转子最终将旋转到和保持在锁定位置中，要么借助于被马达驱动到锁定位置、要么由于在通过执行停止和锁定序列创造的有利的条件下施加的诸如气动力的其他力来实现。

图7是示出用于停止和锁定升力风扇的过程的实施例的流程图。在一些实施例中，图7的过程可以被用于实施图6的过程的步骤606。在所示出的示例中，估计升力风扇转子相对于锁定位置的角偏移（702）。在一些实施例中，通过三相无刷马达驱动升力风扇转子，且不提供角度位置传感器，因此，作为替代，估计角位置。在一些替代实施例中，使用传感器确定转子和/或马达轴的位置，且确定的位置用作停止和锁定序列的开始位置。

以小于逃脱锁定位置所要求的“逃脱”扭矩，马达循环通过至少一圈完整的旋转（704）。在一些实施例中，施加将足以使升力风扇循环通过两圈完整的旋转的电压序列。在这种电压的施加期间的某时刻处，将预期升力风扇进入和被锁定在锁定位置中。通过电压的序列的剩余部分施加的任何扭矩将小于使转子从锁定位置逃脱回来将需要的扭矩。例如，在一些实施例中，马达包括三相无刷马达。开环电压序列被施加到三相中的每个，使得转子将倾向于旋转达至少一转。所施加的开环电压所具有的幅值将不会产生比离开锁定位置所必要的扭矩更多的扭矩。因此，随着转子在其开环旋转中经过锁定位置，其变得被锁定，且不离开锁定。

图8是简图，其示出用于通过锁定/解锁序列控制升力风扇的系统的实施例。在各种实施例中，图8的升力风扇控制系统800可以实施图5、图6和图7的过程中的一个或多个。在所示出的示例中，升力风扇控制系统800包括马达控制器802，其配置成提供控制信号804到逆变器806，逆变器806配置成将从诸如电池的DC电压电源接收的DC电压808转换成被施加到三相无刷马达812的相应的相的AC电压810，三相无刷马达812继而配置成驱动具有如本文中公开的位置锁定机构的升力风扇。在各种实施例中，控制器802可以包括配置成执行计算机指令的电路和处理器中的一个或多个。在各种实施例中，控制器802可以被配置（例如，通过硬件、软件或者两者）成执行图5的过程以引起通过马达812驱动的升力风扇从锁定状态改变成解锁状态，和/或被配置成执行图6和图7的过程，以引起升力风扇转换到锁定状态。

虽然在上文中公开的某些实施例中可以使用特定马达和/或控制器，但是在各种实施例中，如本文中公开的锁定机构可以与其他或不同马达、控制器和/或其他元件和/或与具有与上文中详细地描述的那些特征不同的特征（例如，解锁扭矩、锁定序列等）的部件一起使用。

在各种实施例中，可以使用本文中公开的技术，以将升力风扇锁定在低阻力或者其他存放位置中。如本文中公开的升力风扇锁定机构使得能够以相对不复杂的布置使用相对很少的部件提供可靠的锁定机构。尽管升力风扇转子经历气动或者其他力，磁性和机械力保持升力风扇就位，除非/直到扭矩大于或等于使用升力风扇马达施加的“逃脱”力为止。类似地，在不提供更复杂的制动机构以及在一些实施例中不要求轴角度位置传感器的情况下，可以实现停止和锁定升力风扇转子。

尽管出于清楚理解的目的，已经相当详细地描述了前述实施例，但是本发明不受限于所提供的细节。存在许多实施本发明的替代方式。所公开的实施例是说明性的，且不具有约束性。

Claims (19)

1.一种转子锁定机构，所述转子锁定机构包括：

具有第一表面的圈结构，所述圈结构包括被限定在所述圈结构的第一表面中的一个或多个制动部；

对于每个制动部，固定磁体在邻近于所述制动部的位置处固定地联接到所述圈结构；以及

包括磁体和机械止动结构的旋转磁体组件，所述磁体具有与所述固定磁体中的至少一个相反的磁极性，所述机械止动结构具有当所述旋转磁体组件处于锁定位置中时配合到对应制动部中且与限定所述对应制动部的至少一个界限的表面机械地接合的尺寸和形状；

其中，所述固定磁体被安装在从所述圈结构的内边缘朝内延伸的突片上。

2.根据权利要求1所述的锁定机构，其中，所述旋转磁体组件被配置成直接地或者间接地附接到转子，且所述圈结构被配置成附接至不旋转的结构。

3.根据权利要求1所述的锁定机构，其中，所述机械止动结构包括大致柱形元件，所述大致柱形元件在与所述旋转磁体组件所包括的磁体相关联的平面外延伸。

4.根据权利要求3所述的锁定机构，其中，所述大致柱形元件的纵向轴线被取向成相对于所述与所述旋转磁体组件所包括的磁体相关联的平面成锐角。

5.根据权利要求1所述的锁定机构，其中，在所述圈结构的所述第一表面中，所述制动部包括V形凹口。

6.根据权利要求1所述的锁定机构，所述锁定机构还包括：被设置到所述制动部中的插入件，所述插入件由第一材料制成，所述第一材料比形成所述圈结构的第二材料更硬。

7.根据权利要求1所述的锁定机构，其中，所述转子锁定机构包括多个固定磁体，所述多个固定磁体包括具有第一磁极性的第一子集、和具有与所述第一磁极性相反的第二磁极性的第二子集。

8.根据权利要求1所述的锁定机构，其中，所述旋转磁体组件包括弹簧，所述弹簧被配置成沿与所述锁定位置相关联的方向施加弹簧力。

9.根据权利要求1所述的锁定机构，其中，所述旋转磁体组件被配置成经由基部结构固定地附接到转子，包括所述磁体和所述机械止动结构的所述旋转磁体组件的至少一部分经由销或其他轴向取向的结构以如下方式相对于所述基部结构连接：使得至少所述部分保持围绕与所述销或其他轴向取向的结构相关联的轴线自由旋转。

10.根据权利要求9所述的锁定机构，其中，当所述旋转磁体组件处于所述锁定位置中时，所述旋转磁体组件的部分的质心在大致平行于所述圈结构的平面的平面中与所述轴线大致对准。

11.根据权利要求10所述的锁定机构，其中，当所述旋转磁体组件处于其中所述机械止动结构不再处于所述制动部中的解锁位置中时，所述旋转磁体组件的部分的质心被定位在距大致平行于所述圈结构的平面的所述平面非零距离d处。

12.根据权利要求1所述的锁定机构，其中，所述旋转磁体组件附接至飞行器升力风扇的旋转元件，且所述圈结构被固定地附接到所述飞行器升力风扇的非旋转元件。

13.根据权利要求12所述的锁定机构，其中，所述飞行器升力风扇在控制模块的控制下操作。

14.根据权利要求13所述的锁定机构，其中，所述控制模块包括处理器，所述处理器被配置成执行解锁序列以使所述飞行器升力风扇从锁定状态转换到解锁状态，在所述锁定状态中，所述转子锁定机构处于锁定位置中，在所述解锁状态中，所述转子锁定机构不处于所述锁定位置中。

15.根据权利要求14所述的锁定机构，其中，执行所述解锁序列包括施加等于或大于与所述转子锁定机构相关联的释放扭矩的扭矩。

16.根据权利要求13所述的锁定机构，其中，所述控制模块包括处理器，所述处理器被配置成执行锁定序列以使所述飞行器升力风扇从解锁状态转换到锁定状态，在所述解锁状态中，所述转子锁定机构不处于锁定位置中，在所述锁定状态中，所述转子锁定机构处于所述锁定位置中。

17.根据权利要求16所述的锁定机构，其中，执行所述锁定序列包括，在小于与所述转子锁定机构相关联的释放扭矩的扭矩下，引起所述旋转元件旋转通过一转或者多转。

18.根据权利要求17所述的锁定机构，其中，执行所述锁定序列包括估计所述旋转元件的角位置。

19.根据权利要求1所述的锁定机构，其中，所述圈包括以下中的一个或多个：轴对称圈；大致平坦圈；以及锥形环。

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