專利名稱：擺動(dòng)式電磁作動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電磁作動(dòng)器技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明可應(yīng)用于無自動(dòng)傾斜器旋翼的驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)、主動(dòng)振動(dòng)控制的作動(dòng)系統(tǒng)等方面。
背景技術(shù)：
目前可以用于驅(qū)動(dòng)直升機(jī)旋翼伺服襟翼的電作動(dòng)器主要有智能材料作動(dòng)器 和電磁作動(dòng)器。常見的智能材料有壓電陶瓷、形狀記憶合金、電/磁致伸縮材料 等。智能材料可以方便的制成薄片狀作動(dòng)器，易于埋入或嵌入槳葉內(nèi)部，在電場 或磁場的作用下發(fā)生變形，其本身既是作動(dòng)器又是傳感器。然而，智能材料作動(dòng) 器有一個(gè)明顯的弱點(diǎn)，即驅(qū)動(dòng)位移很小，必須通過位移放大機(jī)構(gòu)才能獲得足夠的 位移輸出。即便如此，通常智能材料作動(dòng)器在旋翼工作狀態(tài)下也只能使襟翼偏轉(zhuǎn) 2至5度，見參考文獻(xiàn)(Chopra, I. Status of Application of Smart Structures Technology to Rotorcraft Systems. AHS Journal, October, 2000. 228-252.)。用于減振 降噪尚可，用于旋翼主操縱就顯得力不從心。
目前國際上已研制出的用于驅(qū)動(dòng)旋翼系統(tǒng)伺服襟翼的電磁作動(dòng)器包括美國 DTI公司的HeliflapTM作動(dòng)器(Fink, D.A.; Hawkey, T丄；Gaudreau, P丄An Electromagnetic Actuator for Individual Blade Control. AHS 56th Annual Forum, 2000 .)和法國EADS公司的COCE作動(dòng)器(Toulmay, F.; Kloppel, V.; Lorin, F. Active Blade Flaps - The Needs and CurrentCapabilities. AHS 57 Annual Forum, 2001.)。其中，Heliflap 作動(dòng)器已經(jīng)過地面旋翼臺(tái)81%額定轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)測試， 襟翼偏角達(dá)±8度(機(jī)械位置限制)，靜態(tài)最大輸出扭矩48.3Nm,動(dòng)態(tài)扭矩峰值 91.5Nm,所需電功率10kw,最高工作溫度200。C,作動(dòng)器凈重4.3kg。這種作動(dòng) 器的定子線圈部分置于槳葉D型大梁中，轉(zhuǎn)子部分與大弦長襟翼合為一體，稀土 永磁體嵌入襟翼前緣構(gòu)成混合磁路。這種轉(zhuǎn)子/襟翼一體化設(shè)計(jì)使作動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡 潔緊湊，但從氣動(dòng)角度考慮是不利，同時(shí)這種設(shè)計(jì)使襟翼的弦長比超過了50%,襟翼偏轉(zhuǎn)一定的角度，過大的襟翼弦長比會(huì)使作動(dòng)器付出非常大的功率代價(jià)。
COCE作動(dòng)器總重小于4kg,其襟翼設(shè)計(jì)偏角土5度，輸出扭矩大于25Nm,該
作動(dòng)器角度偏轉(zhuǎn)有限。此外，這兩種電磁作動(dòng)器本身重量較大，在旋翼工作時(shí)產(chǎn)
生巨大的離心力，無法保證作動(dòng)器正常工作，同時(shí)這兩種作動(dòng)器所需電功率較大，
并且偏轉(zhuǎn)角度有限，無法達(dá)到無自動(dòng)傾斜器變距所要求的襟翼偏轉(zhuǎn)角度。因而無
法滿足無自動(dòng)傾斜器旋翼主操縱的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種能夠在一定角度范圍， 一定頻帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng) 的、且擺角位置實(shí)時(shí)可控制的、結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)的擺動(dòng)式電磁作動(dòng)器。
一種擺動(dòng)式電磁作動(dòng)器，其特征在于包括產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號給功放驅(qū)動(dòng)作動(dòng)器 工作的控制器、轉(zhuǎn)軸、安裝于轉(zhuǎn)軸上起轉(zhuǎn)子作用的永磁體、以及與永磁體對應(yīng)放 置的其定子作用的鏟形極板、鏟形極板繞有激勵(lì)線圈、轉(zhuǎn)軸一端安裝有用于反饋 轉(zhuǎn)子角度信號給控制器的作動(dòng)器角度傳感器、另一端裝有用于作動(dòng)器擺動(dòng)過程提 供力臂的輪盤。
擺動(dòng)式電磁作動(dòng)器，其特征在于為實(shí)現(xiàn)作動(dòng)器在正負(fù)45度內(nèi)擺動(dòng)，定子 由多片鏟形極板組合而成；為滿足不同情況下的功率需求，將作動(dòng)器設(shè)計(jì)為多組 模塊并聯(lián)，可方便地增減模塊組數(shù)；為實(shí)現(xiàn)作動(dòng)器轉(zhuǎn)子擺動(dòng)頻率可控，作動(dòng)器轉(zhuǎn) 子擺動(dòng)角度在任意位置可控，在作動(dòng)器轉(zhuǎn)軸上安裝有角度傳感器，構(gòu)成擺動(dòng)位置 的閉環(huán)控制；
有益效果
(1) 其結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，多組模塊并聯(lián)，可通過增減模塊組數(shù)來滿足不同 工況下對作動(dòng)器功率的需求。
(2) 使用作動(dòng)器角度傳感器檢測并反饋輸出軸轉(zhuǎn)角信號，結(jié)合控制器可實(shí)現(xiàn)對
轉(zhuǎn)子擺角的閉環(huán)控制，擺角位置實(shí)時(shí)可控，包括周期擺動(dòng)控制與階躍位置 控制。
(3) 定子設(shè)計(jì)成鏟形，實(shí)現(xiàn)了作動(dòng)器轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)輪盤在正負(fù)45度內(nèi)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
(4) 作動(dòng)器內(nèi)部采用推力軸承，可使作動(dòng)器在離心場下可靠工作。
(5) 本發(fā)明結(jié)構(gòu)相對簡單，便于集成化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)制造。
(6) 利用本發(fā)明驅(qū)動(dòng)直升機(jī)伺服襟翼可實(shí)現(xiàn)無自動(dòng)傾斜器旋翼主操縱，以及直升機(jī)高階諧波主動(dòng)振動(dòng)控制的目的。此外，該擺動(dòng)式電磁作動(dòng)器也可應(yīng)用 于其他軍用及民用領(lǐng)域。


圖l本發(fā)明控制系統(tǒng)原理圖。 圖2擺動(dòng)式電磁作動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖。
圖中標(biāo)號名稱l作動(dòng)器角度傳感器，2傳感器座，3伊形極板，4隔板， 5緊固隔板，6前緊固隔板，7輪盤，8轉(zhuǎn)軸，9徑向軸承，10墊圈，ll推 力軸承，12隔圈，13加固隔圈，14永磁體，15徑向軸承，16聯(lián)軸節(jié)，17 長螺栓，18激勵(lì)線圈，19功放，20控制器，21電源。
具體實(shí)施例方式
1. 本發(fā)明控制基本原理參見圖1所示，
2. 本發(fā)明基于電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)，主要由定子和轉(zhuǎn)子組成。具體作動(dòng)器的 結(jié)構(gòu)如下定子主要鏟形極板3與隔板4組成一組模塊，由多組模塊并聯(lián)而成， 可以通過增減模塊的組數(shù)來滿足不同尺寸旋翼的功率需求。伊形極板內(nèi)部伊形上 繞有激磁線圈，緊固隔板5，和前緊固隔板6有通孔用于將作動(dòng)器通過螺栓緊固 于其他部件上；轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)軸8和固定于其上的環(huán)形永磁體14組成。轉(zhuǎn)軸的 一端安裝有角度傳感器l,另一端安裝有輪盤7。作動(dòng)器傳感器l實(shí)時(shí)檢測作動(dòng) 器輸出轉(zhuǎn)軸8的擺動(dòng)角度，反饋給控制器，用于糾正作動(dòng)器輸出角度，完成對作 動(dòng)器擺動(dòng)角度的實(shí)時(shí)控制。輪盤7用于作動(dòng)器擺動(dòng)過程提供力臂，且輪盤上設(shè)計(jì) 有螺紋孔，可以方便地與需要提供往復(fù)運(yùn)動(dòng)的外部設(shè)備連接。
權(quán)利要求
1、一種擺動(dòng)式電磁作動(dòng)器，其特征在于包括產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號給功放(19)驅(qū)動(dòng)作動(dòng)器工作的控制器(20)、轉(zhuǎn)軸(8)、安裝于轉(zhuǎn)軸(8)上起轉(zhuǎn)子作用的永磁體(14)、以及與永磁體(14)對應(yīng)放置的起定子作用的鏟形極板(3)、鏟形極板繞有激勵(lì)線圈(18)、轉(zhuǎn)軸(8)一端安裝有用于反饋轉(zhuǎn)子角度信號給控制器(20)的作動(dòng)器角度傳感器(1)、另一端裝有用于作動(dòng)器擺動(dòng)過程提供力臂的輪盤(7)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的擺動(dòng)式電磁作動(dòng)器，其特征在于所述的擺動(dòng)式 電磁作動(dòng)器的永磁體(11)和伊形極板定子(1)為多組并聯(lián)布置，每組間通過 隔板隔開。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的擺動(dòng)式電磁作動(dòng)器，其特征在于所述的擺動(dòng)式 電磁作動(dòng)器的轉(zhuǎn)軸(8)的兩端分別通過徑向軸承(9)和推力軸承(11 )安裝于 隔板(4)和傳感器座上(2)。
全文摘要
一種擺動(dòng)式電磁作動(dòng)器，屬于電磁作動(dòng)器技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于包括轉(zhuǎn)軸(8)、安裝于轉(zhuǎn)軸(8)上起轉(zhuǎn)子作用的永磁體(14)、以及與永磁體(14)對應(yīng)放置的其定子作用的鏟形極板(3)、鏟形極板繞有激勵(lì)線圈(18)、轉(zhuǎn)軸(8)一端安裝有作動(dòng)器角度傳感器(1)、另一端裝有輪盤(7)。該作動(dòng)器能夠在一定角度范圍、一定頻帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，擺角位置實(shí)時(shí)可控，結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)的擺動(dòng)式電磁作動(dòng)器。
文檔編號H02K7/12GK101478198SQ20091002815
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者夏鶴鳴, 王浩文, 榮 肖, 洋 陸, 正 高 申請人:南京航空航天大學(xué)