一种多自由度球形电动式磁悬浮动量轮制造技术

一种多自由度球形电动式磁悬浮动量轮，由外部支承组件、球形驱动电机及内部电动式磁悬浮动量轮组成；外部支承组件对球形驱动电机定子进行定位固定，同时为球形动子提供球面支承；在球形驱动电机定子线圈阵列中通入不同相位的正弦交流电，形成不同方向的行波磁场，可驱动整个球形动子的空间朝向发生改变，进而实现对磁悬浮动量轮转轴空间朝向的大范围内调节；同时根据电动式驱动原理，对内部电动式磁悬浮动量轮进行稳定悬浮与绕轴旋转一体驱动，从而实现对内部磁悬浮动量轮的转轴方向及转速大小的完全控制,最终能够实现对航天器姿态的多轴主动控制。

【技术实现步骤摘要】
一种多自由度球形电动式磁悬浮动量轮
本专利技术为一种多自由度球形电动式磁悬浮动量轮，用作航天器姿态控制系统新型执行器。
技术介绍
动量轮与控制力矩陀螺被广泛应用于航天器姿态控制系统执行器。每个动量轮相对于航天器有固定的转轴朝向，可为航天器提供某一特定方向上的姿态控制能力，因此至少布置3个动量轮才能完全实现航天器的三轴姿态主动控制。而多框架控制力矩陀螺虽能实现对转子转轴的调节，但每增加一个调节自由度，就需要增加一个外部框架及其驱动系统，使得整体结构庞杂不紧凑。两种航天器执行器结构均占用较大的航天器空间资源。当前，随着航天器应用范围的扩展，体积小、重量轻、成本低的小型航天器技术引起广泛关注，传统的动量轮和控制力矩陀螺结构无法较好地满足航天器小型化趋势。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，结构简单紧凑。然而，对于此种动量球构型，深入分析可知，球形动子沿任意轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多自由度球形电动式磁悬浮动量轮，其特征在于：包括外部支承组件、球形驱动电机和内部电动式磁悬浮动量轮，其中：外部支承组件包括底部基座(4)，球面轴承(2)和侧面机架(5)；球形驱动电机包括球形驱动电机定子(3)和球形动子(1)；所述底部基座(4)对所述球形驱动电机定子(3)进行定位与固定；所述球面轴承(2)为所述球形动子(1)提供球面支承；所述侧面机架(5)连接并固定所述底部基座(4)与所述球面轴承(2)，保持球形驱动电机定子(3)与球形动子(1)间隙均匀。

【技术特征摘要】
1.一种多自由度球形电动式磁悬浮动量轮，其特征在于：包括外部支承组件、球形驱动电机和内部电动式磁悬浮动量轮，其中：外部支承组件包括底部基座(4)，球面轴承(2)和侧面机架(5)；球形驱动电机包括球形驱动电机定子(3)和球形动子(1)；所述底部基座(4)对所述球形驱动电机定子(3)进行定位与固定；所述球面轴承(2)为所述球形动子(1)提供球面支承；所述侧面机架(5)连接并固定所述底部基座(4)与所述球面轴承(2)，保持球形驱动电机定子(3)与球形动子(1)间隙均匀。2.根据权利要求1所述的多自由度球形电动式磁悬浮动量轮装置，其特征在于：球形动子(1)由球形动子外壳(10)、球形动子内部供电端(9)和内部电动式磁悬浮动量轮组成，通过球形动子内部供电端(9)连接球形动子外壳(10)和内部电动式磁悬浮动量轮；球形动子内部供电端(9)连接外部电源，为球形动子(1)内部电动式磁悬浮动量轮供电。3.根据权利要求2所述的多自由度球形电动式磁悬浮动量轮装置，其特征在于：所述球形驱动电机定子(3)由球面定子铁芯(7)和线圈阵列(8)组成；球面定子铁芯(7)与球形动子外壳(10)同心布置，形成均匀的气隙。4.根据权利要求2所述的多自由度球形电动式磁悬浮动量轮装置，其特征在于：所述内部电动式磁悬浮动量轮包括动子飞轮(12)、磁悬浮动量轮定子(13)和轴向电机(11)。5.根据权利要求4所述的多自由度球形电动式磁悬浮动量轮装置，其特征在于：所述动子飞轮(12)为环形球壳结构，内外表面均为球面，稳定磁悬浮...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱煜，张鸣，怀周玉，陈安林，杨开明，成荣，李鑫，王磊杰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11