一种感应式驱动的气浮动量球系统技术方案

一种感应式驱动的气浮动量球系统。包括：气浮动量球模块、传感器测量组件、上位机控制器及驱动模块。气浮动量球模块包括定子阵列、球形动子和气浮组件。球形动子由气浮组件支承悬浮，由定子阵列驱动旋转。传感器测量组件包括力/力矩测量组件和转速测量组件。转速测量组件包括测量框架与鼠标传感器，通过测量框架准确测量传感器空间位置，结合鼠标传感器的线速度测量，解算出球形动子的转速，用于反馈控制。上位机控制器根据解算得到的转速信号，通过驱动器对各定子线圈进行电流分配，从而实现对气浮动量球绕任意轴转动控制。

【技术实现步骤摘要】
一种感应式驱动的气浮动量球系统
本专利技术为一种感应式驱动气浮动量球系统。具体地，为航天器姿态控制系统地面试验中所应用的感应式驱动气浮动量球系统。
技术介绍
目前广泛使用动量轮与控制力矩陀螺等飞轮三轴稳定机构对人造卫星进行有效地姿态控制。飞轮多采用机械式滚珠轴承支承，摩擦损耗极大地限制卫星的使用寿命，而且轴承转动引起的机械振动削弱了卫星的定向精度。此外，至少使用3个动量飞轮才能完全实现卫星姿态的三轴稳定控制，出于安全可靠性的冗余考虑，则需要安装4～6个动量飞轮，占用较多的空间资源。而且动量轮复杂的结构也使得其制造成本较高。进入21世纪，重量轻、体积小、成本低的小卫星技术引起世界各国的重视。从缩小卫星体积、提高卫星有效载荷、降低成本的角度，现有动量轮方案极大地阻碍了卫星的小型化和低成本化趋势。公开号为CN104753273A，名称为一种磁悬浮动量球的专利公开了一种用于航天器姿态调整的反作用球，包含一个球壳形动子和三组定子。三组定子正交布置，每组定子围绕动子相对布置。每个定子铁心可提供沿定子轴线方向的推力和转矩，六个定子协同工作实现球形动子的稳定悬浮与旋转驱动。然而，该专利技术在地面试验本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气浮动量球系统，包括气浮动量球模块，所述气浮动量球模块包括：定子阵列、球形动子(2)和气浮组件(3)，其特征在于：所述球形动子(2)位于所述定子阵列与所述气浮组件(3)之间，其中，所述定子阵列围绕布置于所述球形动子(2)上部，所述气浮组件(3)位于所述球形动子(2)下部。

【技术特征摘要】
1.一种气浮动量球系统，包括气浮动量球模块，所述气浮动量球模块包括：定子阵列、球形动子(2)和气浮组件(3)，其特征在于：所述球形动子(2)位于所述定子阵列与所述气浮组件(3)之间，其中，所述定子阵列围绕布置于所述球形动子(2)上部，所述气浮组件(3)位于所述球形动子(2)下部。2.根据权利要求1所述的气浮动量球系统，其中，所述定子阵列包含3-5个定子(1)，每个定子(1)的中心轴线相互正交，并交于所述球形动子(2)的球心。3.根据权利要求2所述的气浮动量球系统，其中，每个定子(1)具有定子铁心(7)，所述定子铁心(7)内嵌线圈阵列(8)，所述线圈阵列(8)能够在三相对称交流电激励下产生旋转磁场；所述定子铁心(7)具有上、下端面，所述上端面为平面且开槽；所述下端面为球面，且与所述球形动子(2)表面形成均匀气隙。4.根据权利要求3所述的气浮动量球系统，其中，所述定子铁心(7)采用圆柱型结构铁心(16)，或者圆台型结构铁心(17),或者围绕所述球形动子(2)并依据所述定子阵列中定子(1)的个数及其空间分布变动而形成的其他拓扑构型。5.根据权利要求1所述的气浮动量球系统，其中，所述气浮组件(3)包括：气浮底座(9)和气浮底座外壳(10)；所述气浮底座(9)具有内部气路通道和球窝表面，所述球窝表面开有气浮阵列，与所述球形动子(2)相配合形成气浮间隙。6.根据权利要求5所述的气浮动量球系统，其中，所述气浮底座外壳(10)与所述气浮底座(9)形成缓冲腔室，使所述气路通道内气体分布均匀，形成稳定气体悬浮。7.根据权利要求5或6中任一所述的气浮动量球系统，其中，所述气浮底座(9)采用小孔节流式的气体悬浮方式，或者采用狭缝节流式...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱煜，张鸣，怀周玉，杨开明，成荣，陈安林，胡金春，胡楚雄，徐登峰，穆海华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11