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原文传递一种磁悬浮立方体浮空飞行器

专利名称：	一种磁悬浮立方体浮空飞行器
摘要：	一种磁悬浮立方体浮空飞行器由立方体本体和三组沿三轴对称分布的磁悬浮螺旋桨系统构成，适用于有空气、微重力的环境。磁悬浮螺旋桨由定子和转子组成，转子主要包括：螺旋桨、转盘、电机转子、磁轴承转子；定子主要包括：磁轴承定子、电机定子等。磁轴承控制转子三自由度平动悬浮和两自由度径向偏转，电机驱动转子轴向旋转。每组磁悬浮螺旋桨协同工作，当转子不发生偏转、转轴过质心时，输出控制力，实现飞行器的轨道控制；当转子发生偏转、转轴不过质心时形成一对力偶，输出控制力矩，实现飞行器的姿态控制。本发明首次提出磁悬浮立方体浮空飞行器的概念，利用磁悬浮螺旋桨集成控制飞行器的轨道和姿态，具有小体积、低功耗、多功能密度等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国人民解放军战略支援部队航天工程大学
发明人：	王卫杰;叶瑞达;任元;樊亚洪;满万鑫;姚红;耿梦梦;傅百恒
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910196997.5
公开号：	CN109774986A
代理机构：	北京中政联科专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	陈超
分类号：	B64G1/66(2006.01);B;B64;B64G;B64G1
申请人地址：	101416 北京市怀柔区八一路一号
主权项：	1.一种磁悬浮立方体浮空飞行器主要包括立方体飞行器本体和三组对称分布的磁悬浮螺旋桨，其特征在于，磁悬浮螺旋桨由定子系统和转子系统组成，定子系统主要包括：底座(1)、磁悬浮螺旋桨壳体(2)、平动磁轴承定子(3)、偏转磁轴承定子(4)、电机定子(5)；转子系统主要包括：螺旋桨(6)、转盘(7)、电机转子(8)、偏转磁轴承转子(9)、转盘保护轴承(10)；螺旋桨(6)位于转盘(7)上端，通过螺纹与转盘(7)固连；电机定子(5)位于底座(1)轴向上端、通过螺钉固连在底座(1)上，电机转子(8)位于电机定子(5)径向外侧，通过螺母紧固在转盘(7)上，电机通电后驱动电机转子(8)实现磁悬浮螺旋桨转子系统轴向旋转；偏转磁轴承定子(4)位于底座(1)轴向上端，通过螺钉固连在底座(1)上，偏转磁轴承转子(9)位于偏转磁轴承定子(4)径向两侧，通过螺母紧固在转盘(7)上，偏转磁轴承通电后控制磁悬浮螺旋桨转子系统的径向两自由度偏转；四个平动磁轴承定子(3)固连在磁悬浮螺旋桨壳体(2)径向内侧，沿周向平均分布，平动磁轴承通电后控制磁悬浮螺旋桨转子三自由度平动，实现转子系统的平动稳定悬浮。六个磁悬浮螺旋桨分别安装在立方体六个正方形面板外侧的中心，两两沿立方体三轴对称分布。立方体飞行器本体由飞行保障系统和载荷舱组成，载荷舱所搭载的具体载荷可根据任务自由配置。 2.根据权利要求书1所述的磁悬浮立方体浮空飞行器，其特征在于：磁悬浮立方体浮空飞行器适用于有空气、微重力的环境，在这种工作环境中，磁悬浮螺旋桨有轨道控制和姿态控制两种工作模式。当磁悬浮螺旋桨不工作时，磁悬浮立方体浮空飞行器则静浮于该环境中。 3.根据权利要求书1和2所述的磁悬浮立方体浮空飞行器，其特征在于，当磁悬浮螺旋桨处于轨控工作模式时，磁悬浮螺旋桨转子位于平衡位置不发生偏转，两两磁悬浮螺旋桨转子转轴共线过立方体飞行器质心，转子沿转轴旋转后，产生一个同轴过质心的轨道控制力；通过调节螺旋桨转子的转速改变输出控制力的大小，进而控制磁悬浮立方体浮空飞行器的轨道运动速度。三组磁悬浮螺旋桨分别输出三轴控制力，实现该飞行器空间任意方向的轨道运动。 4.根据权利要求书1或2所述的磁悬浮立方体浮空飞行器，其特征在于，当磁悬浮螺旋桨处于姿控工作模式时，在一定的角度范围内，偏转磁轴承使磁悬浮螺旋桨转子发生径向偏转，此时沿着螺旋桨轴线输出的作用力将不再通过飞行器的质心，进而产生一组使飞行器绕质心转动的控制力矩，用于控制磁悬浮立方体浮空飞行器的姿态运动。三组磁悬浮螺旋桨分别输出绕飞行器三主轴的控制力矩，实现该飞行器空间任意方向的姿态调整。 5.根据权利要求书1或2所述的磁悬浮立方体浮空飞行器，其特征在于，偏转磁轴承可以采用洛伦兹力磁轴承或磁阻式磁轴承，磁极面可以为柱面或球面，但不局限于此。
所属类别：	发明专利