飞轮焊接真空密封装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种飞轮焊接真空密封装置，包括定子芯轴、飞轮转子、飞轮底座、焊环和密封罩；密封罩扣在飞轮转子上，定子芯轴位于飞轮转子的径向内侧，其下端固定在所述飞轮底座上、上端与所述密封罩连接；焊环位于飞轮底座的边缘与密封罩的下缘之间，且位于飞轮底座的径向外侧，焊环的下端和上端分别与飞轮底座和密封罩连接。密封性能好、放气量少、结构简单、性能可靠，可用于姿控飞轮和储能飞轮真空密封保护。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种飞轮焊接真空密封装置，包括定子芯轴、飞轮转子、飞轮底座、焊环和密封罩；密封罩扣在飞轮转子上，定子芯轴位于飞轮转子的径向内侧，其下端固定在所述飞轮底座上、上端与所述密封罩连接；焊环位于飞轮底座的边缘与密封罩的下缘之间，且位于飞轮底座的径向外侧，焊环的下端和上端分别与飞轮底座和密封罩连接。密封性能好、放气量少、结构简单、性能可靠，可用于姿控飞轮和储能飞轮真空密封保护。【专利说明】飞轮焊接真空密封装置
本技术涉及一种动量交换系统，尤其涉及一种飞轮焊接真空密封装置。
技术介绍
动量交换系统可提供很高的姿控精度，被广泛应用于各类卫星、载人飞船、空间站等航天器。飞轮通过控制转子转速改变角动量大小产生所需的控制力矩，从而精确控制航天器姿态。飞轮既能工作在零转速附近用于反作用飞轮，又能工作在高速状态用于偏置动量轮，进一步提高转速还可用于姿控储能两用飞轮。对于五自由度全主动控制磁悬浮飞轮，通过控制飞轮转子旋转轴方向，能够瞬间输出大控制力矩，将其用于万向飞轮。通常飞轮转子工作转速较高，飞轮内部空气会对转子产生较大的阻力，从而增加转子旋转的风阻损耗。此外，地面测试环境存在一定的灰尘，为防止其进入飞轮内部，导致机械轴承润滑性能下降或磁轴承性能改变，需对飞轮进行密封防尘设计。对于工作在高轨的姿控飞轮，还应防止因太空宇宙射线和反物质进入飞轮内部导致飞轮工作异常，故也需对飞轮进行密封防护设计。现有技术中，大多数飞轮采用两环形空腔压紧橡胶密封圈的方式为飞轮系统提供一个密封环境。然而橡胶密封圈容易老化，进而导致密封系统漏气，降低飞轮内部真空度。此外橡胶密封圈为非金属材料，其自身存在一定的放气，使得飞轮内部真空度渐渐下降，增加了飞轮工作的风阻损耗。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种密封性能好、放气量少、结构简单、性能可靠的飞轮焊接真空密封装置。本技术的目的是通过以下技术方案实现的:本技术的飞轮焊接真空密封装置，包括定子芯轴、飞轮转子、飞轮底座、焊环和密封罩；所述密封罩扣在所述飞轮转子上，所述定子芯轴位于所述飞轮转子的径向内侧，其下端固定在所述飞轮底座上、上端与所述密封罩连接；所述焊环位于所述飞轮底座的边缘与所述密封罩的下缘之间，且位于所述飞轮底座的径向外侧，所述焊环的下端和上端分别与所述飞轮底座和密封罩连接。由上述本技术提供的技术方案可以看出，本技术实施例提供的飞轮焊接真空密封装置，由于飞轮底座的边缘与所述密封罩的下缘之间采用焊接密封方式密封，与橡胶密封圈密封方法相比，避免了橡胶老化和橡胶放气，具有真空度高、可靠性高的优点，密封性能好、放气量少、结构简单、性能可靠，可用于姿控飞轮和储能飞轮真空密封保护，为飞轮系统提供一个高真空度的工作环境，降低转子高速旋转风阻损耗，同时可防止灰尘、磁性颗粒和太空宇宙射线进入飞轮内 部，提高系统整体性能和可靠性。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术实施例提供的飞轮焊接真空密封装置的结构示意图；图2为本技术实施例中的定子芯轴三维结构示意图；图3a为本技术实施例中的飞轮底座俯视三维结构示意图；图3b为本技术实施例中的飞轮底座仰视三维结构示意图；图3c为本技术实施例中的飞轮底座剖视图；图4a为本技术实施例中的密封罩三维结构示意图；图4b为本技术实施例中的密封罩剖视图。图中:1、定子芯轴，2、飞轮转子，3、飞轮底座，4、焊环，5、密封罩，8、密封罩连接螺纹，9、螺钉过孔，10、底座定位外圆柱面，11、芯轴定位止口，12、密封罩定位止口，13、定子芯轴螺纹孔，14、飞轮底座固定螺纹孔，15、定子芯轴螺纹孔，16、焊环缝隙。【具体实施方式】下面将对本技术实施例作进一步地详细描述。本技术的飞轮焊接真空密封装置，其较佳的【具体实施方式】是:包括定子芯轴、飞轮转子、飞轮底座、焊环和密封罩；所述密封罩扣在所述飞轮转子上，所述定子芯轴位于所述飞轮转子的径向内侧，其下端固定在所述飞轮底座上、上端与所述密封罩连接；所述焊环位于所述飞轮底座的边缘与所述密封罩的下缘之间，且位于所述飞轮底座的径向外侧，所述焊环的下端和上端分别与所述飞轮底座和密封罩连接。所述的飞轮底座为超硬铝7A09-T6材料。所述的密封罩为超硬铝7A09-T6材料，其厚度为I?2mm。所述的焊环为铝镁焊丝或铝铜焊丝熔化后凝固在所述飞轮底座的边缘与密封罩的下缘之间的缝隙内。所述的飞轮底座和密封罩的外表面镀镍层，镀镍层的厚度为10?20 μ m。所述的飞轮底座的外缘上端止口厚度为I?2mm。所述定子芯轴与所述飞轮底座之间通过螺钉固定，所述定子芯轴与所述密封罩之间通过螺纹连接。本技术的飞轮焊接真空密封装置，密封性能好、放气量少、结构简单、性能可靠，可用于姿控飞轮和储能飞轮真空密封保护，为飞轮系统提供一个高真空度的工作环境，降低转子高速旋转风阻损耗，同时可防止灰尘、磁性颗粒和太空宇宙射线进入飞轮内部，提高系统整体性能和可靠性。本技术的原理是:如图1所示，密封焊接前，对飞轮底座和密封罩外表面进行镀镍，待镀层完全牢固粘接后，将定子芯轴和飞轮转子安装在飞轮底座内，再将密封罩下端放置于飞轮底座止口内，随后通过螺纹将密封罩拧紧在定子芯轴上端，并使密封罩下端刚好全部进入飞轮底座止口内。通过飞轮底座螺纹孔，将装配好的飞轮系统固定于焊接台上。随后，利用焊枪将铝镁焊丝或铝铜焊丝熔化在飞轮底座与密封罩间的缝隙内。待常温冷却后，熔化后的焊丝在飞轮底座与密封罩间的缝隙内形成焊环，形成完全密封系统。本技术与现有技术相比的优点在于:本技术由于采用焊接密封方式密封，与橡胶密封圈密封方法相比，避免了橡胶老化和橡胶放气，具有真空度高、可靠性高的优点。具体实施例:如图1所示，本技术可用于姿控飞轮和储能飞轮真空密封，它包括定子芯轴1、飞轮转子2、飞轮底座3、焊环4和密封罩5，定子芯轴I位于飞轮转子2的径向内侧，并通过螺钉固定在飞轮底座3上，焊环4位于飞轮底座3和密封罩5之间，且位于飞轮底座3的径向外侧，焊环4下端和上端分别与飞轮底座3和密封罩5连接，密封罩5通过其顶部内螺纹孔与定子芯轴I连接。在具体应用时，本技术所述的飞轮底座3和密封罩5的外表面均需镀镍，镀层厚度为10?20 μ m，待其完全粘接在飞轮底座3和密封罩5表面后，通过焊枪将铝镁焊丝或铝铜焊丝加热至500?600°C融化在飞轮底座3和密封罩5间的缝隙内形成焊环4。图2为本技术中定子芯轴I三维结构示意图，其材料为不锈钢材料，分别通过螺钉过孔9和密封罩连接螺纹8与飞轮底座3和密封罩5进行连接，其底座定位外圆柱面10用于与飞轮底座3安装定位。图3a为本技术中飞轮底座3俯视三维结构示意图，图3b为本技术中飞轮底座3仰视三维结构示意图，图3c为本技术中飞轮底座3剖视图，其材料为超硬铝7A09-T6材料，表面镀镍镀层厚度为10?20 μ m，分别通过芯轴定位止口 11和密封罩定位止口 12与定子芯轴I和密封罩5定位连接，定子芯轴螺纹孔13用于固定安装定子芯轴1，飞轮底座固定螺纹孔14用于整机与外部结构件的固定安装，焊环缝隙16用于放置铝镁焊丝或铝铜焊丝融化形成的焊环4。图4a为本技术中密封罩5三维结构示意图，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞轮焊接真空密封装置，其特征在于，包括定子芯轴、飞轮转子、飞轮底座、焊环和密封罩；?所述密封罩扣在所述飞轮转子上，所述定子芯轴位于所述飞轮转子的径向内侧，其下端固定在所述飞轮底座上、上端与所述密封罩连接；?所述焊环位于所述飞轮底座的边缘与所述密封罩的下缘之间，且位于所述飞轮底座的径向外侧，所述焊环的下端和上端分别与所述飞轮底座和密封罩连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，徐宝东，叶郭波，张义，许振川，王满贺，常欣宇，杨壮壮，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：实用新型
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