CN112498728A - 一种无刷电机驱动的电磁弹射器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无刷电机驱动的电磁弹射器及方法，涉及飞行器设计技术领域，响应速度快，结构简单，弹射参数可控，高效可靠，适应性强；该弹射器包括弹射架、滑车、钢索和电机驱动装置；所述滑车设于所述弹射架顶部，所述钢索为环状，绕设在所述弹射架外围且依次与所述滑车和所述电机驱动装置连接；弹射器还包括四个导轮，两两分设在所述弹射架的两端；四个导轮和所述线轮处于同一平面；所述钢索分别绕设在四个导轮和所述线轮的固定槽内，且呈张紧状态。本发明提供的技术方案适用于无人机弹射的过程中。

Description

一种无刷电机驱动的电磁弹射器及方法

【技术领域】

本发明涉及飞行器设计技术领域，尤其涉及一种无刷电机驱动的电磁弹射器及方法。

【背景技术】

中、小型无人机的弹射起飞方式，具有场地适应性强，机动灵活、高效低成本等优点，可实现无人机系统的快速起飞，便于运输转移。无人机弹射装置需满足结构简单易部署，响应时间短，可靠性高等要求，以保证无人机系统的稳定高效。

常规的无人机弹射系统，多采用气、液压缸，橡筋或直线电机作为动力源，实现对机体的助推弹射。气、液压缸作为动力源，结构较为复杂且部署时间长，直线电机弹射器系统重量大，橡筋弹射器可靠性较低。

因此，有必要研究一种无刷电机驱动的电磁弹射器及方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种无刷电机驱动的电磁弹射器及方法，采用无刷电机为动力源，响应速度快，结构简单，弹射参数可控，高效可靠，适应性强。

一方面，本发明提供一种无刷电机驱动的电磁弹射器，其特征在于，所述电磁弹射器包括弹射架、滑车、钢索和电机驱动装置；

所述滑车设于所述弹射架顶部，所述钢索为环状，绕设在所述弹射架外围且依次与所述滑车和所述电机驱动装置连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电机驱动装置包括电机支架、电机和线轮；所述电机支架固定于所述弹射架下方，所述电机设于所述电机支架上，所述电机的电机轴与所述线轮固定连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电磁弹射器还包括四个导轮，两两分设在所述弹射架的两端；四个导轮和所述线轮处于同一平面；该平面为垂直平面；

所述钢索分别绕设在四个导轮和所述线轮的固定槽内，且呈张紧状态。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电机驱动装置与用于对所述电磁弹射器进行弹射控制的电控系统连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述弹射架的两侧分别设有导轨，所述滑车的两侧分别与所述导轨滑动连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述钢索与所述滑车固定连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电机为双向输出无刷电机。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述滑轨为倾斜状态，且前高后低。所述滑轨的前端为无人机弹射发出的一端，后端为对应的另一端。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述弹射架的两端分别设有支脚。

另一方面，本发明提供一种无刷电机驱动的电磁弹射方法，其特征在于，所述方法适用于如上任一所述的电磁弹射器对无人机进行弹射的过程中；

所述方法的步骤包括：

S1、将无人机置于滑车上；

S2、电机驱动装置开始工作，带动滑车沿导轨加速；

S3、达到无人机弹射速度时，电机驱动装置控制滑车进行减速，使得无人机在惯性作用下实现弹射；

S4、电机驱动装置减速至静止后，反向运动，使滑车回到原始位置。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：采用无刷电机为动力源，系统可靠性高，响应速度快；结构简单可靠，系统重量轻，维护性好，可有效降低成本，实现无人机系统的快速部署；应用范围广，可兼容不同的弹射架结构形式，满足不同的弹射工况需求；参数可控性强，可通过电控系统实现较强的设计性，弹射过载及机体速度可调可控，系统稳定高效。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一个实施例提供的无刷电机驱动的电磁弹射器结构示意图。

其中，图中：

1、第一导轮；2、第二导轮；3、钢索；4、导轨；5、无人机；6、第三导轮；7、第四导轮；8、滑车；9、线轮；10、电机支架；11、电机；12、弹射架。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本发明提供一种无刷电机驱动的电磁弹射器，采用无刷电机作为动力源，通过绳索系统，将旋转运动转化为直线运动，牵引无人机完成加速弹射起飞。

该电磁弹射器采用无刷电机作为动力源，技术成熟，可靠性高。充分利用无刷电机扭矩大，可正、反向输出的特性，无需额外的减速装置，系统响应速度快，更加稳定高效。该电磁弹射器结构更为简单，无刷电机作为动力源直接输出双向扭矩实现加速、减速功能，使得弹射架结构大幅简化，提高了维护性，并且可兼容不同的弹射架结构形式。该电磁弹射器可通过电控系统实现较强的可设计性，动力稳定可控，可满足较为广泛的弹射工况需求，适应性更强。电磁弹射器又其动力源体现，无刷电机为电磁原理。

一种无刷电机驱动的电磁弹射器，主要由导轮、钢索、滑车、导轨、线轮，电机等构成。电机采用可双向输出的无刷电机，通常为伺服电机，可将电信号转换为输出扭矩与角位移。线轮与电机输出轴相连，用于传递电机输出的扭矩，并将旋转运动转为直线运动。钢索用于传递电机输出的牵引力，通过导轮引导滑车在导轨上运动，从而带动无人机运动。滑车通过钢索带动，与弹射器导轨相配合，实现其上无人机机体的直线加速运功。

电磁弹射器的结构示意图如图1所示。无刷电机驱动的电磁弹射器，包括导轮、钢索、滑车、线轮、导轨、电机等。优选所述无刷电机驱动的电磁弹射器包括第一导轮1、第二导轮2、钢索3、导轨4、无人机5、第三导轮6、第四导轮7、滑车8、线轮9、电机支架10、电机11和弹射架12。

弹射架12为长条形架体结构。弹射架12的两端分别设有两个支脚，四个支脚将弹射架12支撑起来，使之与地面具有一定空间。弹射架12的两端面分别设有两个导轮。第一端面设有第一导轮1和第二导轮2，两个导轮设于端面的正中且上下设置。第二端面设有第三导轮6和第四导轮7，两个导轮同样设于端面的正中且上下设置。四个导轮之间用钢索3连接，在动力作用下钢索3通过四个导轮围绕弹射架12中轴面做周运动。钢索3上固定设有滑车8，滑车8的两侧分别与设于弹射架12上表面两侧的导轨4滑动连接。无人机5置于滑车8上。弹射架12的下方固定设有电机支架10，电机支架10上固定设有电机11，电机11的电机轴与线轮9固定连接，钢索3余线轮9连接。在电机的带动下，线轮9实现旋转，从而带动钢索3在四个导轮作用下实现移动。由于钢索3余滑车8的固定连接，滑车8沿导轨4运动，从而实现无人机5的弹射。

无人机5与滑车8可以通过设于滑车8上的弹射闭锁释放装置进行连接，该弹射闭锁释放装置在弹射前对无人机固定在滑车8上，在弹射时释放无人机。可以使用无人机弹射领域现有的各种闭锁释放结构来实现。

钢索3的一端固定于滑车8前端，钢索3另一端沿弹射路径，绕过第一导轮1、第二导轮2，缠绕于线轮9的固定槽内，再绕过第三导轮6，第四导轮7，沿弹射路径向前固定于滑车8后端，并张紧，使其能够传递旋转运动转化为的直线运动。

弹射时通过电机11正向输出扭矩，带动线轮9转动，线轮9通过钢索3牵引滑车8沿导轨6加速运动，滑车8推动无人机5共同加速。电机11可与控制器连接，用于控制电机11随时间的转动速度。无人机弹射完成后，电机11反向输出扭矩，带动滑车8回到原始位置，为下一次弹射做好准备。

钢索3根据实际的弹射过载要求，选取合适的材料、尺寸。导轨4布置于弹射架12上，弹射架12的结构形式，可根据无人机5的特性及实际弹射要求设计。

综上所述，可实现本发明的适用于中、小型无人机弹射起飞的无刷电机驱动的电磁弹射器，该系统采用无刷电机为动力源，结构简单，可靠性强，通过钢索系统将无刷电机旋转运动转化为直线运动。通过控制无刷电机的正、反向输出，达到加、减速扭矩的可控，具有安全高效，响应快速，适用范围广，可设计性强等优势，能够满足中、小型无人机系统较广泛的弹射工况需求。

以上对本申请实施例所提供的一种无刷电机驱动的电磁弹射器及方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种无刷电机驱动的电磁弹射器，其特征在于，所述电磁弹射器包括弹射架、滑车、钢索和电机驱动装置；

所述滑车设于所述弹射架顶部，所述钢索为环状，绕设在所述弹射架外围且依次与所述滑车和所述电机驱动装置连接。

2.根据权利要求1所述的无刷电机驱动的电磁弹射器，其特征在于，所述电机驱动装置包括电机支架、电机和线轮；所述电机支架固定于所述弹射架下方，所述电机设于所述电机支架上，所述电机的电机轴与所述线轮固定连接。

3.根据权利要求2所述的无刷电机驱动的电磁弹射器，其特征在于，所述电磁弹射器还包括四个导轮，两两分设在所述弹射架的两端；四个导轮和所述线轮处于同一平面；

所述钢索分别绕设在四个导轮和所述线轮的固定槽内，且呈张紧状态。

4.根据权利要求1所述的无刷电机驱动的电磁弹射器，其特征在于，所述电机驱动装置与用于对所述电磁弹射器进行弹射控制的电控系统连接。

5.根据权利要求1所述的无刷电机驱动的电磁弹射器，其特征在于，所述弹射架的两侧分别设有导轨，所述滑车的两侧分别与所述导轨滑动连接。

6.根据权利要求1所述的无刷电机驱动的电磁弹射器，其特征在于，所述钢索与所述滑车固定连接。

7.根据权利要求2所述的无刷电机驱动的电磁弹射器，其特征在于，所述电机为双向输出无刷电机。

8.根据权利要求5所述的无刷电机驱动的电磁弹射器，其特征在于，所述滑轨为倾斜状态，且前高后低。

9.根据权利要求1所述的无刷电机驱动的电磁弹射器，其特征在于，所述弹射架的两端分别设有支脚。

10.一种无刷电机驱动的电磁弹射方法，其特征在于，所述方法适用于权利要求1-9任一所述的电磁弹射器对无人机进行弹射的过程中；

所述方法的步骤包括：

S1、将无人机置于滑车上；

S2、电机驱动装置开始工作，带动滑车沿导轨加速；

S3、达到无人机弹射速度时，电机驱动装置控制滑车进行减速，使得无人机在惯性作用下实现弹射；

S4、电机驱动装置减速至静止后，反向运动，使滑车回到原始位置。

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