旋转载荷磁悬浮支撑与旋转驱动一体化装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开一种旋转载荷磁悬浮支撑与旋转驱动一体化装置及控制方法。装置包括：旋转载荷磁悬浮支撑系统及旋转驱动系统；旋转载荷磁悬浮支撑系统，包括：转子子系统，包括转子支撑架及设置在转子支撑架外围的轴向支撑磁力组件；定子子系统，包括定子支撑架、位于定子支撑架外围的轴向支撑磁力组件；其中，轴向支撑磁力组件，用于与径向磁力组件相互作用，能够提供使得转子子系统与定子子系统分离的悬浮力；旋转驱动系统，包括：用于驱动转子子系统相对于定子子系统旋转的旋转电机；旋转电机，包括：旋转驱动线圈，位于定子支撑架外围，驱动电机转子，设置在转子支撑架上，能够相对于旋转驱动线圈。

【技术实现步骤摘要】
旋转载荷磁悬浮支撑与旋转驱动一体化装置及控制方法
本专利技术涉及航天
，尤其涉及一种旋转载荷磁悬浮支撑与旋转驱动一体化装置及控制方法。
技术介绍
具有旋转载荷的卫星与载荷之间通过轴承等机构支撑，并与旋转驱动一体化装置连接。当卫星运输和发射过程中承受横向及纵向的动载荷，难免对卫星与旋转载荷连接处造成影响，加上旋转载荷质心位置微小变化等原因都会对旋转载荷质心与转心不在同一条直线上。当旋转载荷在太空中旋转时，其偏心导致的干扰对星本体造成干扰，从而对旋转载荷正常工作也产生影响。传统轴承内经与外径之间相互摩擦较大，在太空环境中使用寿命很难保证，加上摩擦带来的微弱振动都会给旋转载荷带来影响。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例期望提供一种旋转载荷磁悬浮支撑与旋转驱动一体化装置及控制方法，至少部分解决上述问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例第一方面提供了一种旋转载荷磁悬浮支撑与旋转驱动一体化装置，其特征在于，包括：旋转载荷磁悬浮支撑系统及旋转驱动系统；所述旋转载荷磁悬浮支撑系统，包括：转子子系统，包括转子支撑架及设置在转子支撑架外围的轴向支撑磁力组件；定子子系统，包括定子支撑架、位于所述定子支撑架外围的轴向支撑磁力组件；其中，所述轴向支撑磁力组件，用于与所述径向磁力组件相互作用，能够提供使得所述转子子系统与所述定子子系统分离的悬浮力；所述旋转驱动系统，包括：用于驱动所述转子子系统相对于所述定子子系统旋转的旋转电机；所述旋转电机，包括：旋转驱动线圈，位于所述定子支撑架外围；驱动电机转子，设置在所述转子支撑架上，能够相对于所述旋转驱动线圈。本专利技术实施例第二方面提供一种旋转载荷磁悬浮支撑与旋转驱动一体化装置的控制方法，包括：向转子子系统的轴向支撑磁力组件供电；向定子子系统的轴向支撑磁力组件供电，以通过所述定子子系统和转子子系统给的轴向支撑磁力组件之间的相互作用，使得所述转子子系统和所述定子子系统在轴向分离；向所述旋转驱动线圈供电，用于驱动所述转子子系统相对于所述定子子系统旋转。本专利技术实施例提供的旋转载荷磁悬浮支撑与旋转驱动一体化装置及控制方法，直接在定子子系统和转子子系统上设置有磁力组件，磁力组件之间的相互作用，使得定子子系统相对于转子子系统达到悬浮状态，再通过至少部分与所述转子子系统一体设置的旋转电机驱动所述转子子系统相对于所述定子子系统旋转。这样的话，一方面由于转子子系统相对于定子子系统旋转时是保持悬浮状态的，故定子子系统和转子子系统之间相互无摩擦力，一方面避免了定子子系统和转子子系统之间的机械摩擦，另一方面，故省却了机械转轴机构中轴承等减少摩擦力的部件，从而减少了缩小了装置的体积并降低了装置的质量。再一方面，由于旋转电机直接设置在所述转子子系统上等地方，而非与分离设置的，从而相对分离设置可以进一步缩小所述装置的体积，实现该装置的小型化，方便装置的搬运。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种转子子系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种定子子系统的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种旋转载荷磁悬浮支撑与旋转驱动一体化装置的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的第一种旋转载荷磁悬浮支撑与旋转驱动一体化装置的控制方法的流程示意图；图5为本专利技术实施例提供的第一种旋转载荷磁悬浮支撑与旋转驱动一体化装置的控制方法的流程示意图。具体实施方式以下结合说明书附图及具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步的详细阐述。如图1至图3所示，本实施例提供一种旋转载荷磁悬浮支撑与旋转驱动一体化装置，包括：旋转载荷磁悬浮支撑系统及旋转驱动系统；所述旋转载荷磁悬浮支撑系统，包括：转子子系统，包括转子支撑架110及设置在转子支撑架110外围的轴向支撑磁力组件111；定子子系统，包括定子支撑架120、位于所述定子支撑架120外围的轴向支撑磁力组件121；其中，所述轴向支撑磁力组件121，用于与所述轴向支撑磁力组件111相互作用，能够提供使得所述转子子系统与所述定子子系统分离的悬浮力；所述旋转驱动系统，包括：用于驱动所述转子子系统相对于所述定子子系统旋转的旋转电机；所述旋转电机，包括：旋转驱动线圈131，位于所述定子支撑架120外围；驱动电机转子132，设置在所述转子支撑架上，能够相对于所述旋转驱动线圈131。在本实施例中所述轴向支撑磁力组件111和所述轴向支撑磁力组件121均可为永磁体等磁力组件，还可以是线圈，可以通过通电产生磁力的组件。在本实施例中，所述旋转电机的旋转驱动线圈131直接设置在所述转子支撑架110外围，例如，缠绕在所述转子支撑架110外围，实现与转子子系统的紧密设置，以实现装置的小型化。在一些实施例中，所述转子支撑架110为十字型支撑架，在所述十字型支撑架的一组相对端上设置有所述轴向支撑磁力组件111，在另一组相对端上设置有径向支撑磁力组件。此外，在定子子系统的两端上设置有所述旋转驱动线圈131和/或旋转电机的电机转子等结构，这样的话，一方面实现了旋转电机与旋转载荷磁悬浮支撑系统的一体化设置，而且充分利用了转子子系统的支撑架的结构特点，尽可能的实现了装置的小型话。可选地，所述转子支撑架110包括：轴向设置的磁力轴心，所述磁力轴心与所述轴向支撑磁力组件111的磁性相同，与所述轴向支撑磁力组件121的磁性相反。在本实施例中，所述转子支撑架110内设置有磁力轴心，该磁力轴心可为永磁铁等，也可以是缠绕有线圈的绝缘杆，所述磁力轴心和所述轴向支撑磁力组件111的磁性相同，与定子子系统的轴向支撑磁力组件121的磁性相反，这样的话，可以提供足大的磁力，使得所述转子子系统相对于所述定子子系统旋转。在一些实施例中，所述转子支撑架110上还设置有径向支撑磁力组件112，可用于通过支撑磁力组件之间的磁力，实现所述转子子系统的径向支撑。所述定子支撑架120上还设置有径向支撑磁力组件122，用于与所述转子支撑架110上的径向支撑磁力组件122相互作用，提供所述转子子系统径向的支撑力。在一些实施例中，所述定子子系统包括：第一定子子系统和第二定子子系统；所述第一定子子系统和第二定子子系统的结构相同；所述转子子系统位于所述第一定子子系统和所述第二定子子系统之间。即在本实施例中，所述定子子系统分为两个，分别位于所述转子子系统的两端，两个定子子系统和转子子系统呈工字型布局。在本实施例中，所述第一定子子系统和第二定子子系统的结构相同。这样的话，转子子系统相对于两个定子子系统旋转时，均可以达到悬浮状态，从而实现无摩擦旋转。可选地，所述定子子系统和所述转子子系统的向对面上设置有传感器及控制器；所述传感器，用于检测所述转子子系统相对于所述定子子系统的旋转状况信息，并将所述旋转状况信息反馈给所述控制器；所述控制器，与所述旋转驱动系统连接，用于根据反馈信息生成驱动信号；所述旋转驱动系统，用于根据所述驱动信号驱动所述转子子系统。在本专利技术实施例中，所述轴向为转子子系统的旋转时，所围绕的旋转轴心所在的方向。所述径向为垂直于所述轴向的方向。在本实施例中，所述旋转状况信息可包括：所述转子子系统的旋转速度、旋转方向、轴向上分别与定子子系统之间的距离，在径向上相对于所述定子子系统的位置。所述传感器可以分布在所述转子子系统朝向所述定子子系统的一面，也可以是设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转载荷磁悬浮支撑与旋转驱动一体化装置，其特征在于，包括：旋转载荷磁悬浮支撑系统及旋转驱动系统；所述旋转载荷磁悬浮支撑系统，包括：转子子系统，包括转子支撑架及设置在转子支撑架外围的轴向支撑磁力组件；定子子系统，包括定子支撑架、位于所述定子支撑架外围的轴向支撑磁力组件；其中，所述轴向支撑磁力组件，用于与所述径向磁力组件相互作用，能够提供使得所述转子子系统与所述定子子系统分离的悬浮力；所述旋转驱动系统，包括：用于驱动所述转子子系统相对于所述定子子系统旋转的旋转电机；所述旋转电机，包括：旋转驱动线圈，位于所述定子支撑架外围；驱动电机转子，设置在所述转子支撑架上，能够相对于所述旋转驱动线圈。

【技术特征摘要】
1.一种旋转载荷磁悬浮支撑与旋转驱动一体化装置，其特征在于，包括：旋转载荷磁悬浮支撑系统及旋转驱动系统；所述旋转载荷磁悬浮支撑系统，包括：转子子系统，包括转子支撑架及设置在转子支撑架外围的轴向支撑磁力组件；定子子系统，包括定子支撑架、位于所述定子支撑架外围的轴向支撑磁力组件；其中，所述轴向支撑磁力组件，用于与所述径向磁力组件相互作用，能够提供使得所述转子子系统与所述定子子系统分离的悬浮力；所述旋转驱动系统，包括：用于驱动所述转子子系统相对于所述定子子系统旋转的旋转电机；所述旋转电机，包括：旋转驱动线圈，位于所述定子支撑架外围；驱动电机转子，设置在所述转子支撑架上，能够相对于所述旋转驱动线圈。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转子支撑架上还设置有径向支撑磁力组件；所述定子支撑架上还设置有径向支撑磁力组件，用于与所述转子支撑架上的径向支撑磁力组件相互作用，提供所述转子子系统径向的支撑力。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述定子子系统包括：第一定子子系统和第二定子子系统；所述第一定子子系统和第二定子子系统的结构相同；所述转子子系统位于所述第一定子子系统和所述第二定子子系统之间。4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述定子子系统和所述转子子系统的向对面上设置有传感器及控制器；所述传感器，用于检测所述转子子系统相对于所述定子子系统的旋转状况信息，并将所述旋转状况信息反馈给所述控制器；所述控制器，与所述旋转驱动系统连接，用于根据反馈信息生成控制信号；所述旋转驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹喜滨，王峰，郭金生，永强，林晓辉，孔宪仁，陈凌峰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23