一种马格努斯驱动器的制作方法

1.本技术属于飞机、船舶设计领域的驱动器设计领域。


背景技术：

2.现有的流体推进器主要是通过喷射出流体所产生的反作用力来实现推进力，比如螺旋桨，喷气引擎，磁流体推进器等等，这种实现推力的方式效率高，推力大，应用广。
3.但传统的流体喷射类推进器也有不少弊端，其中最为明显的是其安全性非常差，由于必须暴露“吸入口”或“喷出口”，高速流体或者流体加速装置本身会在一定范围内造成杀伤，并且自身也容易受外部影响损坏，尤其是螺旋桨，虽然有诸多安全使用规范，但仍见桨叶伤人事故以及桨叶因撞击受损而造成的安全事故；其次，喷射流体会对周围的流体环境造成大范围影响，比如直升机升空时螺旋桨的高速旋转会产生大量的风，把周围质量小的物体吹飞。
4.除喷射类的推进器外，还有利用马格努斯效应产生推力的装置，马格努斯效应本质上是因流体的流速不同而导致的压强不同，从而作用于流体中的物体，产生某个特定方向的推力，如船舶上利用风能控制船舶转向和前进的马格努斯转子以及国内公开号为cn110077576a的马格努斯螺旋桨专利等等，但这项技术的优势未能被很好地挖掘出来，大部分的发明停留在理论和设想阶段，商业化的用途非常少。
5.图1为国内公开号为cn110077576a的马格努斯螺旋桨，在其发明基础上增加保护罩05后的运作示意图。如图所示，06为上保护罩剖切面，在动力的驱动下，带凸起螺旋纹的马格努斯转子07围绕公转轴03旋转，同时，凸起螺旋纹在流体的作用下推动马格努斯转子07围绕自转轴02自转，在流体流动w1和w2的共同作用下产生马格努斯力f。由于保护罩05的作用，马格努斯转子07的公转运动会带动流体沿保护罩05内壁形成漩涡w3，漩涡w3与流体流动w1方向相反，会在一定程度上降低马格努斯转子07的自转角速度，甚至在部分液体中无法让马格努斯转子07发生自转。由此可见，这种依靠流体驱动马格努斯转子自转的设计，在有保护罩的流体环境中难以高效产生推力。除此之外，单靠流体推动马格努斯转子07自转的设计还存在着其它不足，比如，因其无法通过调整公转与自转的角速度比值，无法针对特定流体或使用场所去设置最优运动模式以达到高效的推力转换等等，这些都不利于进一步的研究开发，乃至商业化运用。


技术实现要素：

6.为了解决和改进上述问题，也为了方便进一步开发和商业化，本技术提供一种基于马格努斯效应的驱动器。
7.本技术公开一种驱动器，如图2所示，包括多个马格努斯转子01，传动装置04以及保护罩05。在传动装置04的驱动下，马格努斯转子01在围绕自转轴02自转同时亦围绕公转轴03做圆周公转运动，传动装置04给以马格努斯转子01的自转角速度与公转角速度一个固定的比值，保护罩05在传动装置04及马格努斯转子01的运动轨迹之外。
8.本技术的驱动器至少存在以下好处：
9.与传统的喷射流体类的推进器相比，通过流体运动w1和w2共同作用而产生的马格努斯力f对周围流体环境影响较小，其外能设置留有较小的洞孔的保护罩，有效避免自身的损坏和对外部造成伤害。
10.与现有的马格努斯推力装置相比，马格努斯转子的公转运动可以使其在静止流体中，且驱动器整体不发生位移的情况下产生推力，同时，与图1中依靠流体带动自转的马格努斯转子07相比，通过传动装置05可根据流体情况设置一个高效的公转角速度/自转角速度比值。此外，马格努斯转子01的自转角速度不会受流体漩涡w3影响而降低，从而提升在保护罩内驱动器将动力转换为马格努斯力f的效率。
附图说明
11.图1为带螺旋纹的马格努斯螺旋浆外加保护罩的示意图
12.图2为本技术驱动器的简化结构原理图
13.图3为本技术驱动器的外观示意图
14.图4为本技术驱动器的内部结构及运动示意图
15.图5为本技术驱动器的主要零件拆解示意图
16.其中：01-马格努斯转子，02-马格努斯转子自转轴，03-马格努斯转子公转轴，04-传动装置，05-保护罩，06-保护罩剖切面，07-带螺旋纹的马格努斯转子，08-外转子电机，09-公转齿轮，10-固定螺丝，11-实施方案的马格努斯转子，12-自转齿轮，13-限位齿轮组，14-保护罩下部分，15-保护罩上部分，16-保护罩上方孔洞，17-实施方案的马格努斯转子自转轴，18-实施方案的马格努斯公转轴/外转子电机旋转轴，19-保护罩侧面孔洞，20-实施方案的保护罩，21-实施方案保护罩的剖切面，22-实施方案的传动装置
具体实施方式
17.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施例进行详细说明。
18.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
19.本实施方案整体外观如图3所示，为一种带保护罩20的驱动器，保护罩20上方及侧面留有洞孔16、19，可以在驱动器运作时让流体通过及保持保护罩20内外的流体压强平衡。
20.本实施方案整体结构如图4所示，在对保护罩20上以剖切面21进行部分剖切后，可
看到内部主要由马格努斯转子11，传动装置22组成。其中，本实施方案中有3个马格努斯转子11围绕公转轴18沿圆周方向均匀分布，而传动装置22由图5中的公转齿轮09和限位齿轮组13组成，整个驱动器依靠外转子电机08提供动力。
21.本实施方案具体组装方式如图5所示，公转齿轮09通过螺丝10固定于外转子电机08的外转子上，带有自转齿轮12的马格努斯转子11则通过相对运动齿轮组13固定于基座及保护罩14上，其中，马格努斯转子11与自转齿轮12为固连，而限位齿轮组13通过轴承与马格努斯转子11相连，使其可以围绕自转轴17自由旋转，同时限位齿轮组13通过其中的齿轮组限位作用，让马格努斯转子11能够围绕公转轴18自由旋转，且保持圆周运动轨迹不变。限位齿轮组13的作用在于避免马格努斯转子11在高速运动中因轨迹改变而导致卡死。将外转子电机08、公转齿轮09、限位齿轮组13以及保护罩14组装好后，公转齿轮09与自转齿轮12互相咬合。
22.本实施方案运作方式如图5所示，外转子电机08带动公转齿轮09围绕公转轴18旋转，公转齿轮09再带动自转齿轮12围绕自转轴17旋转，由此，如图4所示，马格努斯转子11在传动装置22带动下，同步进行自转与公转运动。该运动如图2所示原理，利用马格努斯效应产生如图4所示方向的马格努斯力f。
23.本实施方案中公转齿轮08为108齿，自转齿轮12为12齿，因此马格努斯转子11的公转角速度与自转角速度比值固定为1∶9。在此申请中，通过传动装置去固定公转自转角速度比值是一个重要的部分，其实现并不仅限于实施方案中的齿轮传动方式，也可以是其它具有相同效果或目的的传动方式，如皮带，轴承，电磁力等等可行的技术手段。另外，马格努斯转子的公转角速度与自转角速度比值亦并非限于实施方案中的1∶9，而是可以根据需求进行改变，其特征是，该比值在驱动器运作中始终保持不变。
24.以上所述，仅为本技术的其中一个具体实施方式，本方案中的数据以及构造方面的可变自由度非常大，因此，为提升推力的效率，本技术可以提供更多的调整方向和商业化可行性。但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化，替换或者进一步针对其应用场所而进行的适应性调整等等，这些都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种驱动器，运用于流体中，包含：马格努斯转子，传动装置，保护罩。马格努斯转子围绕某一轴线沿圆周方向分布，传动装置将马格努斯转子以及动力源连接起来，保护罩位于马格努斯转子运动轨迹之外。2.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述马格努斯转子具有围绕自身轴线外沿圆周方向分布的侧壁。3.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述马格努斯转子的数量大于或等于2个。4.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述传动装置能在动力源的驱动下带动马格努斯转子同时进行自转和公转运动，且马格努斯转子的自转角速度和公转角速度在所述驱动器运行中保持某一固定比值。5.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述保护罩覆盖在马格努斯转子的运动轨迹之外，用于保护马格努斯转子及传动装置，避免其在运动中受到损坏以及对外部造成伤害。

技术总结
本发明涉及一种驱动器，属于飞机及船舶设计领域。本发明运用于静止的流体之中，在整体驱动器不发生位移的情况下，通过马格努斯效应产生推力，其外部能设置覆盖率高的保护罩，有效避免驱动器自身受到损坏或对外部造成伤害，且对周围流体的影响范围小。本发明包括马格努斯转子，传动装置以及保护罩。在动力驱动下，传动装置带动马格努斯转子同时进行自转与公转运动，利用流体中的压强差产生推力。马格努斯转子的自转角速度与公转角速度比值恒定，以此降低保护罩内漩涡对马格努斯效应效果的影响，其比值亦可根据保护罩内不同流体的特性进行调整。本发明安全，对流体的影响范围小，便于进一步开发和商业化，在飞机及船舶领域可运用实施范围广。施范围广。施范围广。


技术研发人员：彭智伟
受保护的技术使用者：彭智伟
技术研发日：2021.09.13
技术公布日：2023/3/16