三轴集成微飞轮结构制造技术

本发明专利技术涉及一种三轴集成微飞轮结构，包含：三轴支架，为正交框体式结构，提供三轴集成微飞轮结构的三向正交矢量方向；三个单轴微飞轮，固定安装在三轴支架上且彼此正交设置，同时在三向正交轴上均输出角动量；三块散热侧板，固定设置在三轴支架上且彼此正交设置，分别封装在各个单轴微飞轮的外侧，隔离单轴微飞轮并实现散热。本发明专利技术能在三向正交轴上分别输出角动量，且提高3个正交方向的指向精度，具有轻量化、模块化、组装快捷、高集成度的特点。

【技术实现步骤摘要】
三轴集成微飞轮结构
本专利技术涉及一种三轴集成微飞轮结构，具体是指一种将三个单轴微飞轮组合形成的三轴集成微飞轮结构，属于微小卫星

技术介绍
现有技术中，卫星采用动量轮达到较高的姿态控制精度，这也是小型航天器姿态控制的首选方案之一。目前，国内外研制和发射的现代小型卫星中，基本上都采用主动磁控和反作用飞轮控制技术。针对小型航天器所具有的“快、好、省”的原则，在对飞轮的研制过程中，也希望其能够具有更好的轻量化，模块化，快捷组装，成本低廉的特点。基于上述，本专利技术提出一种三轴集成微飞轮结构，利用三个单轴微飞轮模块化集成，能有效减少组件数量，减轻重量，组装简单快捷，成本低廉。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三轴集成微飞轮结构，能在三向正交轴上分别输出角动量，且提高3个正交方向的指向精度，具有轻量化、模块化、组装快捷、高集成度的特点。为实现上述目的，本专利技术提供一种三轴集成微飞轮结构，包含：三轴支架，为正交框体式结构，提供三轴集成微飞轮结构的三向正交矢量方向；三个单轴微飞轮，固定安装在三轴支架上且彼此正交设置，同时在三向正交轴上均输出角动量；三块散热侧板，固定设置在三轴支架上且彼此正交设置，分别封装在各个单轴微飞轮的外侧，隔离单轴微飞轮并实现散热。本专利技术所述的三轴集成微飞轮结构，还包含：控制器组件，分别与每个单轴微飞轮连接以控制其转动，且固定安装在散热侧板的内壁。所述的三轴支架对卫星提供机械接口以及热接口。所述的单轴微飞轮包含：电机支架；电机，固定安装在电机支架上；轮体，通过轴套与电机的输出轴连接，并通过锁紧螺母轴向固定。所述的单轴微飞轮还包含：罩体，罩设在轮体的外侧，且与电机支架之间通过螺纹固定连接，隔离轮体并实现散热。所述的电机支架采用辐条式结构。通过将单轴微飞轮的电机支架与三轴支架之间进行固定连接，使单轴微飞轮固定设置在三轴支架上。进一步，所述的电机支架对单轴微飞轮提供机械接口以及热接口，所述的三轴支架对每个单轴微飞轮提供相匹配的机械接口以及热接口。每块所述的散热侧板上设置有多个散热块和/或多个加强筋。综上所述，本专利技术所提供的三轴集成微飞轮结构，通过采用一体化、拼装化的设计思想，将3个单轴微飞轮安装在3向正交的三轴支架上，拼装形成三轴集成微飞轮结构。与现有技术相比，其优点和有益效果是：实现了三向正交轴上分别输出角动量的微飞轮结构，提高了3个正交方向的指向精度，便于整星布局，节省空间分布；采用拼装式结构，各方向的单轴微飞轮均通用，缩短了研制周期以及制造成本，且可单独作为单轴微飞轮使用；尤其适用于微小卫星的发展需求。附图说明图1为本专利技术中的三轴集成微飞轮结构的部件构成图；图2为本专利技术中的三轴集成微飞轮结构的整体示意图；图3为本专利技术中的三轴集成微飞轮结构的剖面示意图；图4为本专利技术中的单轴微飞轮的结构示意图。具体实施方式以下结合图1～图4，详细说明本专利技术的一个优选实施例。如图1～图3所示，为本专利技术所提供的三轴集成微飞轮结构，其适用于重量在几百千克以内的微小卫星，实现该微小卫星的快速机动以及高精度载荷；该三轴集成微飞轮结构包含：三轴支架1，为正交框体式结构，对正交的x轴、y轴和z轴这3个轴向方向建立联系，确保三轴集成微飞轮结构的矢量方向，有效减少装配引起的误差；三个彼此正交设置的单轴微飞轮4，固定设置在三轴支架1上，分别位于正交的x轴、y轴和z轴这3个轴向方向，同时在3个正交轴向方向上均输出角动量，使其具有互换性，能够实现快速化装配；三块彼此正交设置的散热侧板5，固定设置在三轴支架1上，且分别封装在各个单轴微飞轮4的外侧，对外隔离单轴微飞轮4以免其受到外界物体的干涉，起到保护作用的同时还具有散热效果。本专利技术所述的三轴集成微飞轮结构，还包含：控制器组件2，分别与每个单轴微飞轮4连接以控制其转动或停止，且固定安装在散热侧板5的内壁，能将控制器组件2产生的热量快速便捷的导出，使整个三轴集成微飞轮结构工作在合理的温度范围内。本实施例中，所述的控制器组件由电路板以及电路板支架组成，电路板通过电路板支架及螺钉固定安装在散热侧板5的内壁，并通过散热块与功率管相连接，增强电路板的散热能力。由于采用散热侧板5作为控制器组件2的安装面以及接插件外接口，使得三轴集成微飞轮结构的整体结构紧凑合理。所述的三轴支架1对卫星提供机械接口以及热接口。在本专利技术的一个优选实施例中，所述的单轴微飞轮4采用80mNms单轴微飞轮，即每个单轴微飞轮4能够输出80mNms的角动量。该80mNms单轴微飞轮为模块化产品，也可单独作为单轴微飞轮使用。如图4所示，所述的单轴微飞轮4包含：电机支架12；电机13，固定安装在电机支架12上；轮体8，通过轴套10与电机13的输出轴连接，并通过锁紧螺母9轴向固定，用于增加电机13、轮体8等转动部件的强度以及可靠性。其中，所述的轴套10套设在电机13的输出轴上，且该轴套10的外壁上设置有外螺纹，用于与轮体8进行连接并提供输出所需的转动惯量。并且，所述的电机13采用具有多次飞行经验的一体式无刷直流伺服电机，其针对空间环境设计，具有较长的工作寿命以及良好的空间环境适应性，并且具有良好的抗振以及抗冲击能力。进一步，所述的单轴微飞轮4还包含：罩体11，罩设在轮体8的外侧，且与电机支架12之间通过螺纹固定连接，对轮体8起到保护作用，并且能够强化辐射传热能力，具有辅助散热的功效。在本专利技术的一个优选实施例中，所述的电机支架12具有底座与托架的功能，需要支撑单轴微飞轮4的电机13与轮体8等转动部件，因此考虑采用辐条式结构，在不降低其结构刚度与强度的前提下，能够有效降低自身重量，达到轻量化的效果。通过将单轴微飞轮4的电机支架12与三轴支架1之间进行固定连接，使得单轴微飞轮4固定设置在三轴支架1上。进一步，所述的电机支架12对单轴微飞轮4提供机械接口以及热接口，所述的三轴支架1对每个单轴微飞轮4提供相匹配的机械接口以及热接口，从而保证3个单轴微飞轮4有着统一的装配基准，提高其转动部件输出的角动量矢量精度。每块所述的散热侧板5上设置有多个散热块，且位于散热侧板5的中心部位，能够对例如大功率的MOSFET器件提供有效的散热途径。每块所述的散热侧板5上设置有多个加强筋，且位于散热侧板5的周边部位，能够提高结构强度与刚度。综上所述，本专利技术所提供的三轴集成微飞轮结构，具有以下优点和有益效果：1、采用三轴支架来提供各个单轴微飞轮的模块化拼装，并且保证3个正交方向的安装精度，减少组件数量，简化装配环节，提高调装效率，减轻整机重量；2、采用可单独使用的单轴微飞轮集成拼装后实现三轴功能，做到一物多用，节约成本；3、采用散热侧板，既解决了小空间的散热问题，通过热平衡试验验证了其合理性；又达到高度集成化，且有效提高了机械强度与刚度；4、有效降低成本。尽管本专利技术的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本专利技术的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本专利技术的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本专利技术的保护范围应由所附的权利要求来限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三轴集成微飞轮结构，其特征在于，包含：三轴支架，为正交框体式结构，提供三轴集成微飞轮结构的三向正交矢量方向；三个单轴微飞轮，固定安装在三轴支架上且彼此正交设置，同时在三向正交轴上均输出角动量；三块散热侧板，固定设置在三轴支架上且彼此正交设置，分别封装在各个单轴微飞轮的外侧，隔离单轴微飞轮并实现散热。

【技术特征摘要】
1.一种三轴集成微飞轮结构，其特征在于，包含：三轴支架，为正交框体式结构，提供三轴集成微飞轮结构的三向正交矢量方向；三个单轴微飞轮，固定安装在三轴支架上且彼此正交设置，同时在三向正交轴上均输出角动量；三块散热侧板，固定设置在三轴支架上且彼此正交设置，分别封装在各个单轴微飞轮的外侧，隔离单轴微飞轮并实现散热。2.如权利要求1所述的三轴集成微飞轮结构，其特征在于，还包含控制器组件，分别与每个单轴微飞轮连接以控制其转动，且固定安装在散热侧板的内壁。3.如权利要求1所述的三轴集成微飞轮结构，其特征在于，所述的三轴支架对卫星提供机械接口以及热接口。4.如权利要求1所述的三轴集成微飞轮结构，其特征在于，所述的单轴微飞轮包含：电机支架；电机，固定安装在电机支架上；轮体，通过轴套与电机的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，嵩甲辰，魏新生，高雪松，王勇，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31