一种洛伦兹惯性稳定平台制造技术

本发明专利技术公开了一种洛伦兹惯性稳定平台，由动子系统和定子系统两部分组成，动子系统，主要包括：球形外动子骨架、偏转轴承组件、外动子挡圈、球形内动子骨架、内动子挡圈；定子系统主要包括：球形支撑球座、万向滚珠轴承、支撑柱、底座、定子骨架、绕组、环氧树脂胶，动子系统和定子系统之间存在球形气隙。本发明专利技术的洛伦兹惯性稳定平台，采用球面支撑结构，具有减摇和机动两种稳姿模式，通过高线性洛伦兹轴承为平台提供偏转控制力矩，保证平台高稳定精度。

【技术实现步骤摘要】
一种洛伦兹惯性稳定平台
本专利技术涉及一种惯性稳定平台，尤其涉及一种大角度偏摆、高精度快速姿态稳定、高控制带宽的洛伦兹惯性稳定平台，特别适用于车辆、船舶、飞行器等需要对载荷进行姿态补偿的场合。
技术介绍
车辆在行驶过程中由于路面的崎岖不平引起车身摇晃，会导致车上载荷晃动，造成载荷姿态不稳。船舶在航行过程中受到风浪的影响，干扰船上稳瞄装置的指向精度，降低瞄准精度。高空摄像头在大风天气的作用下，会发生镜头偏摆，造成成像模糊，因此需要对载荷进行姿态补偿。现有的多轴转台、摇摆台等惯性稳定装置，常采用电机和减速箱方案，减速箱传动机构在正反转的过程中存在回转间隙，且回转间隙随工作时间的增加而增大，降低了稳定精度。气浮平台消除了机械回转间隙和摩擦，且对于载体振动、冲击等有良好的隔离作用，但气浮平台属于被动控制，承载力有限，稳定性能比较差，控制带宽比较低。磁悬浮稳定平台控制精度高，响应速度快，是稳定平台一种发展新方向。现有磁悬浮平台控制偏角较小，一般为1°以内，不能满足大角度姿态补偿需求。此外，磁悬浮平台大部分通过非线性的磁阻力磁轴承进行悬浮，制约了稳定控制精度和控制带宽的提升。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术不足，提供一种高动态响应、高控制带宽、小体积、低质量的球面结构洛伦兹惯性稳定平台，可实现±15°大角度偏转，用于车辆、船舶、飞行器上的载荷姿态补偿。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术的洛伦兹惯性稳定平台，主要由动子系统和定子系统两部分组成，动子系统主要包括：球形外动子骨架、偏转轴承组件、外动子挡圈、球形内动子骨架和内动子挡圈；定子系统主要包括：球形支撑球座、上万向滚珠轴承、下万向滚珠轴承、支撑柱、底座、定子骨架、前绕组、后绕组、左绕组、右绕组和环氧树脂胶；球形外动子骨架位于偏转轴承组件、外动子挡圈、球形内动子骨架和内动子挡圈的径向外侧，偏转轴承组件位于球形外动子骨架的径向内侧，与球形外动子骨架同球心位置安装，偏转轴承组件通过球形外动子骨架与外动子挡圈之间的螺纹配合固定安装在球形外动子骨架上，球形内动子骨架位于偏转轴承组件的径向内侧，球形内动子骨架轴向上端与球形外动子骨架通过螺纹方式固连，球形内动子骨架轴向下端与内动子挡圈通过螺纹方式固连，球形支撑球座位于球形外动子骨架、偏转轴承组件、外动子挡圈、球形内动子骨架和内动子挡圈的同球心径向内侧，上万向滚珠轴承和下万向滚珠轴承安装在球形支撑球座外球面的螺纹孔内，上万向滚珠轴承和下万向滚珠轴承的顶端与球形内动子骨架内球面相切，支撑柱位于球形支撑球座的轴向下端，通过螺纹配合固定安装在球形支撑球座上，底座位于支撑柱的轴向下端，并通过螺纹配合固定安装在支撑柱上，定子骨架位于支撑柱的径向外侧，并通过螺纹配合固定安装在支撑柱上，定子骨架的外侧球面上有前、后、左、右四个凸台，前绕组、后绕组、左绕组和右绕组分别缠绕绕在定子骨架的前、后、左、右四个凸台上，并通过环氧树脂胶固定在定子骨架上，偏转轴承组件的外部径向内球面与和偏转轴承组件的内部径向外球面之间形成球壳气隙。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的洛伦兹惯性稳定平台，采用球面支撑结构，具有减摇和机动两种稳姿模式，通过高线性洛伦兹轴承为平台提供偏转控制力矩，保证平台高稳定精度。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的洛伦兹惯性稳定平台结构原理图；图2为本专利技术实施例二提供的洛伦兹惯性稳定平台结构原理图；图3为本专利技术实施例中动子系统的剖视图；图4(a)为本专利技术实施例一的偏转轴承组件的结构截面图；图4(b)为本专利技术实施例一的偏转轴承组件的磁路仿真图；图5(a)为本专利技术实施例二的偏转轴承组件的结构截面图；图5(b)为本专利技术实施例二的偏转轴承组件的磁路仿真图；图6为本专利技术实施例一定子组件的剖视图；图7为本专利技术实施例二定子组件的剖视图；图8(a)为本专利技术实施例一定子骨架的三维示意图；图8(b)为本专利技术实施例一定子骨架的剖视图；图9(a)为本专利技术实施例二定子骨架的三维示意图；图9(b)为本专利技术实施例二定子骨架的剖视图；图10为本专利技术实施例的上万向滚珠轴承和下万向滚珠轴承的三维示意图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例作进一步地详细描述。本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本专利技术的洛伦兹惯性稳定平台，其较佳的具体实施方式是：主要由动子系统和定子系统两部分组成，动子系统主要包括：球形外动子骨架、偏转轴承组件、外动子挡圈、球形内动子骨架和内动子挡圈；定子系统主要包括：球形支撑球座、上万向滚珠轴承、下万向滚珠轴承、支撑柱、底座、定子骨架、前绕组、后绕组、左绕组、右绕组和环氧树脂胶；球形外动子骨架位于偏转轴承组件、外动子挡圈、球形内动子骨架和内动子挡圈的径向外侧，偏转轴承组件位于球形外动子骨架的径向内侧，与球形外动子骨架同球心位置安装，偏转轴承组件通过球形外动子骨架与外动子挡圈之间的螺纹配合固定安装在球形外动子骨架上，球形内动子骨架位于偏转轴承组件的径向内侧，球形内动子骨架轴向上端与球形外动子骨架通过螺纹方式固连，球形内动子骨架轴向下端与内动子挡圈通过螺纹方式固连，球形支撑球座位于球形外动子骨架、偏转轴承组件、外动子挡圈、球形内动子骨架和内动子挡圈的同球心径向内侧，上万向滚珠轴承和下万向滚珠轴承安装在球形支撑球座外球面的螺纹孔内，上万向滚珠轴承和下万向滚珠轴承的顶端与球形内动子骨架内球面相切，支撑柱位于球形支撑球座的轴向下端，通过螺纹配合固定安装在球形支撑球座上，底座位于支撑柱的轴向下端，并通过螺纹配合固定安装在支撑柱上，定子骨架位于支撑柱的径向外侧，并通过螺纹配合固定安装在支撑柱上，定子骨架的外侧球面上有前、后、左、右四个凸台，前绕组、后绕组、左绕组和右绕组分别缠绕绕在定子骨架的前、后、左、右四个凸台上，并通过环氧树脂胶固定在定子骨架上，偏转轴承组件的外部径向内球面与和偏转轴承组件的内部径向外球面之间形成球壳气隙。所述的偏转轴承组件为非接触式双磁路球形洛伦兹轴承或非接触式多回路球形洛伦兹轴承，用于实现沿方位轴和俯仰轴±15°偏转。所述的偏转轴承组件的外部径向内球面与和偏转轴承组件的内部径向外球面与定子骨架之间的单边间隙均为0.22mm-0.25mm。所述的上万向滚珠轴承下万向滚珠轴承为动子系统起到径向和轴向支撑定位作用，可实现360°随意滚动。所述的球形外动子骨架、偏转轴承组件、球形内动子骨架、球形支撑球座和定子骨架均为共球心安装的球面结构。上述方案的原理是：本专利技术的洛伦兹惯性稳定平台，可实现大角度偏摆、高精度快速姿态稳定、姿态高带宽控制。利用万向滚珠轴承与动子内球面的球面点接触，实现对平台动子系统的三轴平动支撑，使其可沿径向两自由度偏转和沿轴向360°旋转。采用非接触式洛伦兹轴承实现对平台动子系统径向两自由度偏转控制。洛伦兹惯性稳定平台分为减摇和机动两种工作模式。减摇模式：当载体发生摇晃，平台利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种洛伦兹惯性稳定平台，其特征在于，主要包括动子系统和定子系统两部分；/n所述动子系统主要包括：球形外动子骨架(1)、偏转轴承组件(2)、外动子挡圈(3)、球形内动子骨架(4)和内动子挡圈(5)；/n所述定子系统主要包括：球形支撑球座(6)、上万向滚珠轴承(7A)、下万向滚珠轴承(7B)、支撑柱(8)、底座(9)、定子骨架(10)、前绕组(11A)、后绕组(11B)、左绕组(11C)、右绕组(11D)和环氧树脂胶(12)；/n所述球形外动子骨架(1)位于偏转轴承组件(2)、外动子挡圈(3)、球形内动子骨架(4)和内动子挡圈(5)的径向外侧，偏转轴承组件(2)位于球形外动子骨架(1)的径向内侧，与球形外动子骨架(1)同球心位置安装，偏转轴承组件(2)通过球形外动子骨架(1)与外动子挡圈(3)之间的螺纹配合固定安装在球形外动子骨架(1)上，球形内动子骨架(4)位于偏转轴承组件(2)的径向内侧，球形内动子骨架(4)轴向上端与球形外动子骨架(1)通过螺纹方式固连，球形内动子骨架(4)轴向下端与内动子挡圈(5)通过螺纹方式固连，球形支撑球座(6)位于球形外动子骨架(1)、偏转轴承组件(2)、外动子挡圈(3)、球形内动子骨架(4)和内动子挡圈(5)的同球心径向内侧，上万向滚珠轴承(7A)和下万向滚珠轴承(7B)安装在球形支撑球座(6)外球面的螺纹孔内，上万向滚珠轴承(7A)和下万向滚珠轴承(7B)的顶端与球形内动子骨架(4)内球面相切，支撑柱(8)位于球形支撑球座(6)的轴向下端，通过螺纹配合固定安装在球形支撑球座(6)上，底座(9)位于支撑柱(8)的轴向下端，并通过螺纹配合固定安装在支撑柱(8)上，定子骨架(10)位于支撑柱(8)的径向外侧，并通过螺纹配合固定安装在支撑柱(8)上，定子骨架(10)的外侧球面上有前、后、左、右四个凸台，前绕组(11A)、后绕组(11B)、左绕组(11C)和右绕组(11D)分别缠绕绕在定子骨架(10)的前、后、左、右四个凸台上，并通过环氧树脂胶(12)固定在定子骨架(10)上，偏转轴承组件(2)的外部径向内球面与和偏转轴承组件(2)的内部径向外球面之间形成球壳气隙(13)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种洛伦兹惯性稳定平台，其特征在于，主要包括动子系统和定子系统两部分；
所述动子系统主要包括：球形外动子骨架(1)、偏转轴承组件(2)、外动子挡圈(3)、球形内动子骨架(4)和内动子挡圈(5)；
所述定子系统主要包括：球形支撑球座(6)、上万向滚珠轴承(7A)、下万向滚珠轴承(7B)、支撑柱(8)、底座(9)、定子骨架(10)、前绕组(11A)、后绕组(11B)、左绕组(11C)、右绕组(11D)和环氧树脂胶(12)；
所述球形外动子骨架(1)位于偏转轴承组件(2)、外动子挡圈(3)、球形内动子骨架(4)和内动子挡圈(5)的径向外侧，偏转轴承组件(2)位于球形外动子骨架(1)的径向内侧，与球形外动子骨架(1)同球心位置安装，偏转轴承组件(2)通过球形外动子骨架(1)与外动子挡圈(3)之间的螺纹配合固定安装在球形外动子骨架(1)上，球形内动子骨架(4)位于偏转轴承组件(2)的径向内侧，球形内动子骨架(4)轴向上端与球形外动子骨架(1)通过螺纹方式固连，球形内动子骨架(4)轴向下端与内动子挡圈(5)通过螺纹方式固连，球形支撑球座(6)位于球形外动子骨架(1)、偏转轴承组件(2)、外动子挡圈(3)、球形内动子骨架(4)和内动子挡圈(5)的同球心径向内侧，上万向滚珠轴承(7A)和下万向滚珠轴承(7B)安装在球形支撑球座(6)外球面的螺纹孔内，上万向滚珠轴承(7A)和下万向滚珠轴承(7B)的顶端与球形内动子骨架(4)内球面相切，支撑柱(8)位于球形支撑球座(6)的轴向下端，通过螺纹配合固定安装在球形支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，李状，吴波，席军，王琪瑞，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：北京;11