一种五自由度双框架磁悬浮控制力矩陀螺制造技术

技术编号：20149098 阅读：24 留言：0更新日期：2019-01-19 00:03

一种五自由度双框架磁悬浮控制力矩陀螺，由径向磁轴承、上轴向磁轴承、下轴向磁轴承、高速电机、径轴一体化传感器、径向传感器、上保护轴承、下保护轴承、芯轴、轮体、底座、上轴向推力盘、下轴向推力盘、壳体、内框框架芯轴、内框框架电机、内框框架、内框框架电机轴、内框机械轴承、内框角位置传感器、内框导电滑环、外框框架芯轴、外框框架电机、外框框架、外框框架电机轴、外框机械轴承、外框角位置传感器、外框导电滑环组成，径向磁轴承控制转子的径向平动，轴向磁轴承控制转子的轴向平动和径向偏转。本发明专利技术结构紧凑，减小了系统的体积、重量，削弱了噪声，消除了轴承机械摩擦，有效提高了双框架控制力矩陀螺的承载能力和控制精度。

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【技术实现步骤摘要】
一种五自由度双框架磁悬浮控制力矩陀螺
本专利技术涉及一种双框架磁悬浮控制力矩陀螺，特别是一种五自由度可输出大力矩的双框架磁悬浮控制力矩陀螺，可作为长期在轨运行或要求大机动和快速响应的航天器和空间站等大型航天器的姿态控制系统的执行机构。
技术介绍
控制力矩陀螺是在大型航天器上使用的一类姿态控制系统惯性执行机构，主要功能部分是高速旋转转子和框架系统，通过框架伺服系统改变高速转子角动量的方向，利用陀螺效应输出力矩从而实现对航天器的姿态控制。大机动和快速响应性能的航天器以及空间站等大型航天器的姿态控制的执行机构需要输出大力矩、满足高可靠性、快响应速度、高精度、小体积、轻重量、低功耗的要求，这就需要高速转子的转速要高以提高其角动量，缩小体积、减轻重量；需要框架系统的电机具有大输出力矩、高控制精度的特征。与单框架控制力矩陀螺相比，双框架控制力矩陀螺组成的姿态控制系统具有以下优点：动量包络为球体、不存在明显的奇异性、具有简单的构型和控制律、便于操纵，安装过程方便且具有很高的可靠性。当冗余度相同时，双框架控制力矩陀螺组成的姿态系统质量要轻于单框架控制力矩陀螺组成的姿态系统，所以大型航天器姿态控制系统多采用双框架控制力矩陀螺作为关键惯性执行机构。现有双框架控制力矩陀螺采用机械轴承作为支承部件，这从根本上限制了转子转速、控制精度、系统的使用寿命和可靠性，由于转速限制，只能增加控制力矩陀螺的重量和体积来达到控制力矩陀螺所要求的输出角动量值，而且系统存在功耗大，振动和噪声严重的问题，因此需要对双框架控制力矩陀螺改进的部分有减小体积和重量、提高控制精度及可靠性等。现有的五自由度双框...

【技术保护点】
1.一种五自由度双框架磁悬浮控制力矩陀螺，其特征在于：由径向磁轴承(1)、上轴向磁轴承(2)、下轴向磁轴承(3)、高速电机(4)、径轴一体化传感器(5)、径向传感器(6)、上保护轴承(7)、下保护轴承(8)、芯轴(9)、轮体(10)、底座(11)、上轴向推力盘(12)、下轴向推力盘(13)、壳体(14)、内框框架芯轴(15)、内框框架电机(16)、内框框架(17)、内框框架电机轴(18)，内框机械轴承(19)、内框角位置传感器(20)、内框滑环(21)、外框框架芯轴(22)、外框框架电机(23)、外框框架(24)、外框框架电机轴(25)，外框机械轴承(26)、外框角位置传感器(27)、外框滑环(28)组成，其中芯轴(9)位于壳体(14)的中心，径向磁轴承(1)的定子部分套放在芯轴(9)上，径向磁轴承(1)定子部分的上端是上轴向磁轴承(2)，上轴向磁轴承(2)由八个轴向磁轴承定子单元组成，每个轴向磁轴承定子单元呈“E”字型，上轴向磁轴承(2)的上端是上保护轴承(7)，上轴向磁轴承(2)和上保护轴承(7)均固定在芯轴(9)上，上保护轴承(7)的径向外侧是上轴向推力盘(12)，上轴向推力盘(...

【技术特征摘要】
1.一种五自由度双框架磁悬浮控制力矩陀螺，其特征在于：由径向磁轴承(1)、上轴向磁轴承(2)、下轴向磁轴承(3)、高速电机(4)、径轴一体化传感器(5)、径向传感器(6)、上保护轴承(7)、下保护轴承(8)、芯轴(9)、轮体(10)、底座(11)、上轴向推力盘(12)、下轴向推力盘(13)、壳体(14)、内框框架芯轴(15)、内框框架电机(16)、内框框架(17)、内框框架电机轴(18)，内框机械轴承(19)、内框角位置传感器(20)、内框滑环(21)、外框框架芯轴(22)、外框框架电机(23)、外框框架(24)、外框框架电机轴(25)，外框机械轴承(26)、外框角位置传感器(27)、外框滑环(28)组成，其中芯轴(9)位于壳体(14)的中心，径向磁轴承(1)的定子部分套放在芯轴(9)上，径向磁轴承(1)定子部分的上端是上轴向磁轴承(2)，上轴向磁轴承(2)由八个轴向磁轴承定子单元组成，每个轴向磁轴承定子单元呈“E”字型，上轴向磁轴承(2)的上端是上保护轴承(7)，上轴向磁轴承(2)和上保护轴承(7)均固定在芯轴(9)上，上保护轴承(7)的径向外侧是上轴向推力盘(12)，上轴向推力盘(12)为“山”字型结构，其内侧和外侧为凹陷部分，中部为凸起部分；上保护轴承(7)与上轴向推力盘(12)之间形成径向保护间隙和轴向保护间隙，上轴向推力盘(12)径向外侧是径轴一体化传感器(5)，其中上轴向推力盘(12)与径轴一体化传感器(5)的径向探头之间形成径向探测间隙，上轴向推力盘(12)与径轴一体化传感器(5)的轴向探头之间形成轴向探测间隙，径轴一体化传感器(5)通过传感器座与芯轴(9)固连；径向磁轴承(1)定子的下端是下轴向磁轴承(3)，下轴向磁轴承(3)由八个轴向磁轴承定子单元组成，每个轴向磁轴承定子单元呈“E”字型，下轴向磁轴承(3)的下端为下轴向推力盘(13)，下轴向推力盘(13)上存在“山”字型凹槽，下轴向推力盘(13)的下端为下保护轴承(8)，下轴向磁轴承(3)和下保护轴承(8)也固定在芯轴(9)上，下保护轴承(8)和下轴向推力盘(13)之间形成径向保护间隙和轴向保护间隙，下轴向推力盘(13)的径向外侧是径向传感器(6)，下轴向推力盘(13)与径向传感器(6)的探头部分之间形成径向探测间隙，径向传感器(6)通过传感器座与底座(11)固连，底座(11)通过连接板固定高速电机(4)定子部分，高速电机(4)定子的外侧为外转子铁心，内侧为内转子铁心，外转子铁心和内转子铁心均安装在轮体(10)的下部，高速电机(4)的定子分别与内转子铁心和外转子铁心之间形成内侧磁间隙和外侧磁间隙，轮体(10)内侧固连径向磁轴承(1)的转子部分，两者采用过盈配合，轮体(10)的外部是壳体(14)，壳体(14)与底座(11)通过螺钉连接将轮体密封；内框框架芯轴(15)的右端与壳体(14)的凹槽连接，左端通过内框机械轴承(19)与内框框架(17)的左端固连，内框框架(17)的右端通过过盈配合与内框框架电机(16)的定子部分连接，内框框架电机(16)的转子部分与内框框架电机轴(18)的右端相连，内框框架电机轴(18)的左端与壳体(14)相...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙津济，赵霁野，汤继强，乐韵，侯林，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11

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