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原文传递接力加速航母舰载机电磁弹射器

专利名称：	接力加速航母舰载机电磁弹射器
摘要：	一种接力加速航母舰载机电磁弹射器，由高速无刷永磁直线电机、低速无刷永磁外转子电机、电磁制动器、电磁离合器、弹射连接器组成，直线外动子定位在左抓手导轨与右抓手导轨之间前后平动，低速无刷永磁外转子电机与直线内定子均位于电磁弹射器的中间位置，低速无刷永磁外转子电机与高速无刷永磁直线电机之间自动换挡、接力加速，充分发挥低速电机和高速电机的最大功率和最高效率驱动直线外动子，根据舰载机的大小，按动高低电压转换按钮，选择不同的起飞电压，实现推力可控的电磁弹射器，弹射连接器的V形拦杆具有自动连接、分离和收藏的功能。
专利类型：	发明专利
申请人：	朱幕松
发明人：	朱幕松
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T04:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T21:00:00+0805
申请号：	CN202010079491.9
公开号：	CN111038726A
分类号：	B64F1/06;B;B64;B64F;B64F1;B64F1/06
申请人地址：	236008 安徽省阜阳市颍泉区颍州中路49号电业一村7号楼203室
主权项：	1.一种接力加速航母舰载机电磁弹射器，由航母、舰载机、起飞跑道、电磁弹射器、高速无刷永磁直线电机、直线外动子、直线内定子、低速无刷永磁外转子电机、电磁制动器、电磁离合器、弹射连接器、蓄电池组、智能控制器和操作台组成，其特征在于：航母的甲板上设置多个舰载机（1），舰载机包括重型战斗机和轻型战斗机或者无人战斗机，航母的甲板（2）上设置舰载机电磁弹射的起飞跑道，起飞跑道的长度大于100米，航母的舱底前端设置智能控制器（3），智能控制器后端设置蓄电池组（4），蓄电池组的输出线连接智能控制器的电源端，航母的舰载发电机给蓄电池组充电，航母甲板下端设置电磁弹射器，电磁弹射器设有长槽形机壳（5），长槽形机壳的长度大于200米、小于航母甲板的长度，长槽形机壳的横截面为U形，长槽形机壳上端设有左连接边（6）和右连接边（7）以及前连接边（8）和后连接边（9），4个连接边上设有多个螺钉孔，多个固定螺丝钉（10）通过螺钉孔将长槽形机壳固定在航母甲板的下端，长槽形机壳内设有左上L形轨道和右上L形轨道，左上L形轨道的上端平面与左连接边的上端平面一致，右上L形轨道的上端平面与右连接边端的上端平面一致，左上L形轨道下方设有左下L形轨道，右上L形轨道下方设有右下L形轨道，左上L形轨道和右上L形轨道的下端均设有上梯形轨道，左下L形轨道和右下L形轨道的上端均设有下梯形轨道，左上梯形轨道（11）与左下梯形轨道（12）对应，组成左抓手导轨，右上梯形轨道（13）与右下梯形轨道（14）对应，组成右抓手导轨，左抓手导轨与右抓手导轨的规格相同，对称于长槽形机壳底部的左、右端，左、右抓手导轨的长度略小于长槽形机壳的长度；电磁弹射器设有高速无刷永磁直线电机，高速无刷永磁直线电机设有直线外动子，直线外动子的横截面为n形，直线外动子的长度等于起飞跑道的长度，直线外动子设有顶盖（15），顶盖左端设有窄直板（16），顶盖右端设有宽直板（17），顶盖、窄直板和宽直板均为导磁体，用铁质材料一体化制造成型，直线外动子设有前左短轴和前右短轴，以及后左短轴和后右短轴，4个短轴均设有螺丝杆（18），窄直板和宽直板均设有前螺丝孔和后螺丝孔，4个螺丝杆分别安装在窄直板和宽直板的前螺丝孔和后螺丝孔内，4个短轴均设有安装台（19）和轮轴（20），4个轮轴均安装轴承（21），4个轮轴的左、右端均安装外卡簧（22），4个外卡簧挡住4个轴承，4个轴承的外圆均安装滑轮（23），4个滑轮圆周均设有梯形槽，4个滑轮的规格均相同，左边的滑轮和右边的滑轮对称于直线外动子的左、右端，由于直线外动子的重力因素，左前滑轮和左后滑轮的梯形槽均与左下梯形轨道吻合，左前滑轮和左后滑轮的梯形槽均与左上梯形轨道之间设有一定的间隙，右前滑轮和右后滑轮的梯形槽均与右下梯形轨道吻合，右前滑轮和右后滑轮的梯形槽均与右上梯形轨道之间设有一定的间隙，直线外动子定位在左抓手导轨与右抓手导轨之间，在长槽形机壳内上端稳定地前后平动，直线外动子的左前滑轮和左后滑轮卡在左上、下梯形轨道之间滚动运行，直线外动子的右前滑轮和右后滑轮卡在右上、下梯形轨道之间滚动运行；所述顶盖的前上端焊接三角板架（24），航母甲板设有三角板槽（25），三角板槽的长度略大于起飞跑道的长度，三角板槽位于长槽形机壳左、右端的中部，与长槽形机壳平行，三角板架上端位于三角板槽内；所述窄直板的右端面设有左永磁条（26），宽直板的左端面设有右永磁条（27），左、右永磁条用AB胶粘接，左、右永磁条均位于直线外动子内的后端，左、右永磁条的长度相等，并且均大于1/2直线外动子的长度，左、右永磁条均由多个方块永磁体（28）拼接组成，相邻的方块永磁体的极性互为相反，方块永磁体是用稀土材料制成的强磁体，左永磁条和右永磁条的多个方块永磁体的数量和大小均相等，对称于顶盖的左右端，每一个左方块永磁体与每一个右方块永磁体均对应，对应的左方块永磁体的极性与右方块永磁体的极性相同；高速无刷永磁直线电机设有直线内定子，直线内定子由左电枢定子和右电枢定子组成，直线内定子依靠直板架（29）支撑固定，直板架固定于长槽形机壳底部前后端的中间位置和左右端的中间位置，并且与长槽形机壳平行，直板架下端设有前固定螺丝钉和后固定螺丝钉（30），直板架上端安装直线内定子，直线内定子设有非字型铁芯，非字型铁芯由多个非字形硅钢片叠加制成，非字型铁芯设有3个左T形齿牙铁芯（31），3个左T形齿牙铁芯之间形成2个左齿槽，非字型铁芯设有3个右T形齿牙铁芯（32），3个右T形齿牙铁芯之间形成2个右齿槽，3个左T形齿牙铁芯与3个右T形齿牙铁芯之间设有公共磁通铁芯（33），3个左T形齿牙铁芯与3个右T形齿牙铁芯以及公共磁通铁芯整体化制造，位于公共磁通铁芯的中线设有前安装孔和后安装孔，前安装孔和后安装孔内设有前螺丝钉（34）和后螺丝钉（35）将非字型铁芯固定在直板架上端，3个左T形齿牙铁芯上分别绕制A相左线圈（36）、B相左线圈（37）和C相左线圈（38），3相左线圈之间相差120度的电角度，非字型铁芯后端第1个左T形齿牙铁芯与第2个左T形齿牙铁芯之间设有霍尔传感器一（39），第2个左T形齿牙铁芯上设有缺口，缺口内设有霍尔传感器二（40），第2个左T形齿牙铁芯与第3个左T形齿牙铁芯之间设有霍尔传感器三（41），3个霍尔传感器均在非字型铁芯下端，3个霍尔传感器之间相差60度的电角度，3相左线圈连接成Y形电路，3相左线圈引出3根左输出线，3个左T形齿牙铁芯与3相左线圈组成左电枢定子；3个右T形齿牙铁芯上分别绕制A相右线圈（42）、B相右线圈（43）和C相右线圈（44），3相右线圈之间相差120度的电角度，3相右线圈连接成Y形电路，3相右线圈引出3根右输出线，3个右T形齿牙铁芯与3相右线圈组成右电枢定子，左电枢定子与右电枢定子规格相同，对称于公共磁通铁芯，3根左输出线与3根右输出线同相位并联连接为双电枢输出线，3个霍尔传感器的输出线与双电枢输出线合并为一股直线电机输出线（45），位于直板架右边的长槽形机壳底部设有出线孔（46），直线电机输出线经过出线孔引出长槽形机壳到智能控制器，双电枢输出线连接智能控制器的相关输出端，3个霍尔传感器的输出线连接智能控制器的相关输入端，3个霍尔传感器经过智能控制器对于左电枢定子和右电枢定子进行同步换相控制；直线外动子在长槽形机壳内上端沿左、右抓手导轨稳定地前后平动，当左永磁条和右永磁条位于非字型铁芯的左右端时，非字型铁芯的上端与左、右永磁条的上端一致，非字型铁芯的下端与左、右永磁条的下端一致，非字型铁芯的叠厚等于左、右永磁条的宽度，左永磁条与非字型铁芯左端之间设有左均匀气隙（47），右永磁条与非字型铁芯右端之间设有右均匀气隙（48），非字型铁芯位于左、右永磁条中间位置的左、右磁力处于2力平衡状态，所述方块永磁体前后端的长度大于T形齿牙铁芯前后端的长度，直线外动子与左电枢定子和右电枢定子组成双电机驱动的高速无刷永磁直线电机，左电枢定子和右电枢定子均工作在两极磁场的高速换相状态，使高速无刷永磁直线电机在高速直线行程中效率高、功率大；所述宽直板下端安装齿条（49），齿条的长度等于直线外动子的长度，长槽形机壳的中部下端安装电机轴，电机轴是一种台阶轴，电机轴右端是细轴，细轴左端是台阶细轴（50），台阶细轴上设有电磁制动器和电磁离合器，电机轴左端是粗轴（51），粗轴右端是台阶粗轴（52），台阶粗轴上设有低速无刷永磁外转子电机，细轴安装在长槽形机壳右端的中部下端，由电机小螺丝帽（53）紧固，粗轴安装在长槽形机壳左端的中部下端，由电机大螺丝（54）帽紧固，低速无刷永磁外转子电机、电磁制动器和电磁离合器一体化同轴安装在长槽形机壳前后端的中部，低速无刷永磁外转子电机位于直板架的后端，台阶粗轴外圆紧配合安装定子支架（55），定子支架外圆紧配合安装定子铁芯（56），定子铁芯圆周设有多个T形齿牙，T形齿牙之间形成多个齿槽，定子铁芯由多个硅钢片叠加成型，多个齿槽内绕制39个磁极的3相线圈绕组（57），3相线圈绕组连接成Y形电路，定子铁芯圆周的齿槽内设有3个不同位置的霍尔元件（58），台阶粗轴右端外圆安装小轴承（59），台阶粗轴右端设有小卡簧（60）挡住小轴承，小轴承外圆安装右端盖（61），右端盖外圆左端设有导磁筒（62），导磁筒左端内圆设有内螺纹，所述粗轴外圆安装大轴承（63），粗轴左端设有大卡簧（64）挡住大轴承，大轴承外圆安装左端盖（65），左端盖外圆设有外螺纹，内、外螺纹的齿牙模数相同，左端盖拧进导磁筒左端内圆组成外转子电机的外壳，导磁筒内圆设有永磁圈（66），永磁圈用40块方块形永磁体拼接组成，方块形永磁体是用稀土材料制成的强磁体，相邻的方块形永磁体的极性互为相反，永磁圈内圆与定子铁芯外圆之间设有均匀气隙，永磁圈的左、右端与定子铁芯的左、右端对齐，由40极的永磁转子配合39极的电磁定子，组成低速无刷永磁外转子电机，电机轴中心设有电线孔（67），3相线圈绕组的输出线和3个霍尔元件的输出线从电线孔引出；所述电磁制动器设有制动圆板（68），制动圆板的中心孔套进电机轴右端的细轴上，制动板圆板紧贴长槽形机壳内右端，制动板圆板与长槽形机壳之间设有稳钉（69），台阶细轴右端紧配合安装右线圈骨架（70），右线圈骨架内绕制右电磁线圈（71），台阶细轴左端紧配合安装左线圈骨架（72），左线圈骨架内绕制左电磁线圈（73），左电磁线圈、右电磁线圈和3相线圈绕组与电线孔之间均设有斜孔（74），左、右电磁线圈的输出线与3相线圈绕组的输出线和3个霍尔元件的输出线分别经过斜孔，合并为一股输出电缆（75）从电线孔引出长槽形机壳到智能控制器，左电磁线圈、右电磁线圈和3相线圈的输出线分别连接智能控制器的相关输出端，3个霍尔元件的输出线连接智能控制器的相关输入端，台阶细轴的外圆设有左滑动轴承（76）和右滑动轴承（77），台阶细轴的外圆与左、右滑动轴承内圆之间是滑动配合状态，左、右滑动轴承的外圆紧配合安装外齿圈（78），外齿圈与齿条啮合，外齿圈的齿牙模数与齿条的齿牙模数相同，外齿圈转动齿条，驱动直线外动子前后平动，外齿圈右端设有制动环（79），制动环与制动圆板之间设有右间隙（80），外齿圈左端设有离合环（81），离合环与外转子电机外壳的右端盖之间设有左间隙（82），左、右电磁线圈不通电时，直线外动子前后运动齿条驱动外齿圈空转，外齿圈、制动环和离合环是一体化制造成型的导磁体，右电磁线圈通电后，制动环与制动圆板吸合，制动环与制动圆板之间的摩擦力成为直线外动子的制动力，左电磁线圈通电后，离合环与右端盖吸合，离合环与右端盖之间的摩擦力成为低速无刷永磁外转子电机驱动直线外动子的传动力；长槽形机壳内前端设有缓冲橡胶垫（83），直线外动子前下轮轴的左端粘接永磁体颗粒（84），长槽形机壳前右端设有前传感孔，前传感孔内设有前霍尔传感器（85），长槽形机壳后右端设有后传感孔，后传感孔内设有后霍尔传感器（86），前、后霍尔传感器之间的中间位置设有中传感孔，中传感孔内设有中霍尔传感器（87），前、后、中3个霍尔传感器的输出线分别连接智能控制器的相关输入端，高速无刷永磁直线电机和低速无刷永磁外转子电机的输出线分别连接智能控制器的相关输出端；航母甲板后方设置操作室（88），操作室内设置操作台（89），操作台上设置起飞按钮（90）、高低电压转换按钮（91）和电源按钮（92），高低电压转换按钮位于高电压时弹射重型战斗机，高低电压转换按钮位于低电压时弹射轻型战斗机或者无人战斗机，起飞按钮、高低电压转换按钮的输出线连接智能控制器的相关输入端，起飞按钮为调速式按钮，起飞按钮设有F形的推杆（93），推杆的中端设有上永磁颗粒（94），推杆的下端设有下永磁颗粒（95），上永磁颗粒与下永磁颗粒垂直对应，极性互为相反，推杆的上永磁颗粒与下永磁颗粒之间设有调压霍尔传感器（96），推杆的上端设有复位弹簧（97），调压霍尔传感器的输出线连接智能控制器的调速输入端，智能控制器输出的调速驱动电压到低速无刷永磁外转子电机，调压霍尔传感器在变化的磁场中根据磁力线的强度和极性的变化输出高低不同的信号电压，起飞按钮静止时，下永磁颗粒的S极靠近调压霍尔传感器，调压霍尔传感器输出的信号电压为0V，当按下起飞按钮时，上永磁颗粒N极靠近调压霍尔传感器，调压霍尔传感器输出的信号电压为5V，起飞按钮按下的过程是信号电压从0V到5V的线性变化的过程，智能控制器输出的调速驱动电压由低到高驱动低速无刷永磁外转子电机，因此舰载机在柔性加速状态下起飞，避免了在冲击状态下起飞；电磁弹射器的三角板架是舰载机的推进架，舰载机下端设有弹射连接器，弹射连接器设有拦杆仓（98），拦杆仓后端设有伺服电机（99），伺服电机设有左驱动轴和右驱动轴（100），弹射连接器设有V形拦杆（101），V形拦杆用钢筋弯成锐角形，V形拦杆左边的上端和右边的上端分别与左驱动轴和右驱动轴连接，起飞跑道后端设有机身位置的标记，准备电磁弹射的舰载机位于标记的后端，舰载机根据摄像机提供的图像信息对准标记行驶，舰载机准确到位后，舰载机的智能控制器自动控制伺服电机顺时针旋转驱动V形拦杆落下，V形拦杆的锐角尖落向前下端，使三角板架上端位于V形拦杆的锐角尖，电磁弹射器的三角板架向前推动V形拦杆时，驱动舰载机在跑道上加速，舰载机加速接近跑道前端时逐渐上升起飞，V形拦杆在三角板架前端向上滑动到顶后脱离，舰载机起飞后，舰载机的智能控制器自动控制伺服电机逆时针旋转驱动V形拦杆上升，将V形拦杆收蔵在拦杆仓内。 2.根据权利要求1所述的接力加速航母舰载机电磁弹射器，其特征在于：当舰载机准备起飞时，按下起飞按钮，启动低速无刷永磁外转子电机顺时针旋转，智能控制器控制电磁离合器吸合驱动直线外动子，低速无刷永磁外转子电机工作在效率高、功率大的低转速状态，驱动直线外动子从低速阶段到中速阶段向前加速，当永磁体颗粒与中霍尔传感器对齐时，左永磁条和右永磁条的前端到达直线内定子，中霍尔传感器控制低速无刷永磁外转子电机自动关机，控制高速无刷永磁直线电机驱动直线外动子进行接力加速，高速无刷永磁直线电机工作在效率高、功率大的高线速状态，此时电磁离合器分离，避免低速无刷永磁外转子电机的磁阻影响直线外动子的加速度，直线外动子到达长槽形机壳前端时，永磁体颗粒与前霍尔传感器对齐，使前霍尔传感器控制高速无刷永磁直线电机自动关机，同时控制电磁制动器刹车，由于惯性，直线外动子撞击缓冲橡胶垫后停止，此时前霍尔传感器控制低速无刷永磁外转子电机反转，电磁离合器吸合，低速无刷永磁外转子电机驱动直线外动子后退到长槽形机壳内后端，永磁体颗粒与后霍尔传感器对齐，使后霍尔传感器控制低速无刷永磁外转子电机自动关机，并且控制电磁制动器刹车，完成三角板架返回到电磁弹射器的初始状态；低速无刷永磁外转子电机位于直板架的后端，低速无刷永磁外转子电机与直线内定子均位于长槽形机壳前后端的中间位置，直线外动子的加速过程是低速无刷永磁外转子电机与高速无刷永磁直线电机之间自动换挡、接力加速的过程，充分发挥低速无刷永磁外转子电机和高速无刷永磁直线电机的最大功率和最高效率，低速无刷永磁外转子电机驱动直线外动子还具有返程复位的功能，三角板架行程的长度是舰载机在甲板跑道上加速起飞的长度，舰载机加速起飞的时间在4秒钟左右，舰载机在起飞行程范围内，三角板架的推力和加速度必需满足舰载机的起飞要求，高速无刷永磁直线电机和低速无刷永磁外转子电机的驱动功率要大于舰载机具备的最大起飞功率，高速无刷永磁直线电机的末段速度要大于300公里/小时，充分满足电磁弹射器将重型舰载机在短时间、短距离内加速到的起飞速度，蓄电池组的能量储存大，调整蓄电池的数量和电压，满足舰载机起飞时必需的电量和功率，根据舰载机的大小，按动高低电压转换按钮，选择不同的起飞电压，实现推力可控的电磁弹射器，弹射连接器的V形拦杆具有可靠的自动连接、分离和收藏的功能。
所属类别：	发明专利