一种六自由度全主动控制洛伦兹吊舱制造技术

本发明专利技术公开了一种六自由度全主动控制洛伦兹吊舱，包括动子系统和定子系统，动子系统包括：舱体、轴向平动径向偏转磁轴承动子、球面电机动子组件、光电码盘动子光栅；定子系统包括：轴向平动径向偏转磁轴承定子组件、球面电机定子组件、径向支座、光电码盘读数头、径向球面磁轴承定子组件、轴向支座、轴向位移传感器、偏转位移传感器、径向位移传感器。通过位移检测点与磁轴承平动控制点共位的六自由度全主动控制洛伦兹吊舱，消除了传感器与磁轴承转换矩阵引起的误差，提升了航天器相机成像质量。此外，采用球面旋转电机控制吊舱动子方位，可实现360

【技术实现步骤摘要】
一种六自由度全主动控制洛伦兹吊舱


[0001]本专利技术涉及一种磁悬浮吊舱，尤其涉及一种位移检测点与磁轴承平动控制点共位的六自由度全主动控制洛伦兹吊舱。

技术介绍

[0002]航天器在空间飞行过程中，受内部多种运动部件振动、外部复杂空间电磁环境干扰等影响，导致航天器平台存在一定的振动，严重影响固联于航天器平台的相机工作性能，致使成像模糊和歪曲。此外，机动成像过程中，通过控制力矩陀螺输出大姿态控制力矩，驱动航天器平台做大角度机动偏转，实现航天器敏捷机动成像。由于航天器平台隔振效果和姿态快速机动后快速稳定能力不足，导致相机不能快速稳定成像拍照，影响天地成像质量。
[0003]为解决上述问题，在相机与航天器平台间垫入一层减振弹性阻尼材料，通过材料阻尼吸收载体产生振动的动能，实现被动式隔振。当振动能量或振幅超出弹性阻尼材料能力时，相机会与航天器平台接触，亦会将振动传递至相机，影响成像质量。磁悬浮轴承实现了动定子间的非接触悬浮支撑，具有支撑刚度和阻尼均可控的优点，且能对航天器及相机进行振动控制和振动抑制，已应用于航天器双超平台。
[0004]中国专利201710877195.1提出了对日惯性定向的主从非接触双超卫星平台，采用非接触磁悬浮机构以及集中控制的设计方法，实现了相机载荷舱和平台舱的动静隔离，隔绝了外部扰动对相机载荷的干扰。该方案具有控制精度高、环境适应性强、控制力和控制力矩输出稳定的优点，但其磁悬浮平台通过锁紧机构与卫星保持连接，仅实现了相机载荷舱与平台舱的隔离，无法实现吊舱偏转和旋转，相机载荷成像能力不足。
[0005]中国专利201810281513.2提出了一种卫星用磁悬浮万向偏转隔震吊舱，采用磁阻力
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洛伦兹力混合力构型实现吊舱动子的五自由度主动振动控制和振动抑制，利用球面解耦磁阻力磁轴承实现径向两自由度偏转，借助高线性度洛伦兹力磁轴承控制吊舱动子轴向平动和径向两自由度高带宽偏转/稳定悬浮。由于径向球面磁阻力磁轴承悬浮力过动子球心，且洛伦兹力磁轴承轴向悬浮力与转子位置无关，避免了三个平动对偏转悬浮的干扰，提高了吊舱动子的悬浮精度。该方案动子位移检测点与控制点异位，需要转换矩阵估算转子悬浮力处的实际位移。因转换矩阵存在测量误差，且误差随时间、温度、应力等环境参数变化，降低了吊舱动子的平动悬浮精度，进而影响吊舱相机载荷的成像质量。此外，该方案吊舱动子单自由度旋转不受控制，导致吊舱相机载荷方位角处于自由状态，进一步降低了相机成像质量。
[0006]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供了一种位移检测点与磁轴承平动控制点共位的六自由度全主动控制洛伦兹吊舱，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
[0008]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0009]本专利技术的六自由度全主动控制洛伦兹吊舱，包括动子系统和定子系统两部分，动子系统主要包括：舱体、轴向平动径向偏转磁轴承动子外圈组件、轴向平动径向偏转磁轴承动子内圈组件、球面电机动子组件、光电码盘动子光栅；定子系统主要包括：轴向平动径向偏转磁轴承定子组件、球面电机定子组件、径向支座、光电码盘读数头、左径向球面磁轴承定子组件、右径向球面磁轴承定子组件、前径向球面磁轴承定子组件、后径向球面磁轴承定子组件、径向球面磁轴承定子组件锁母、轴向支座、轴向位移传感器、左偏转位移传感器、右偏转位移传感器、前偏转位移传感器、后偏转位移传感器、左径向位移传感器、右径向位移传感器、前径向位移传感器、后径向位移传感器；舱体位于轴向平动径向偏转磁轴承动子外圈组件、轴向平动径向偏转磁轴承动子内圈组件和球面电机动子组件的轴向下端，轴向平动径向偏转磁轴承动子外圈组件位于舱体的凹槽外壁径向内侧，并通过环氧树脂胶固定粘接在舱体上，轴向平动径向偏转磁轴承动子内圈组件位于舱体的凹槽内壁径向外侧，并通过环氧树脂胶固定粘接在舱体上，球面电机动子组件位于舱体的轴向上端，并通过环氧树脂胶固定粘接在舱体的顶部上端凹槽内，光电码盘动子光栅位于舱体的下端外圆径向外侧，并通过环氧树脂胶固定粘接在舱体上，径向支座位于舱体和光电码盘动子光栅的径向外侧，光电码盘读数头位于径向支座底部的上端，并通过螺钉固定安装在径向支座上，左径向球面磁轴承定子组件、右径向球面磁轴承定子组件、前径向球面磁轴承定子组件、后径向球面磁轴承定子组件和径向球面磁轴承定子组件锁母位于径向支座的径向内侧，左径向球面磁轴承定子组件、右径向球面磁轴承定子组件、前径向球面磁轴承定子组件和后径向球面磁轴承定子组件呈正交分布，分别位于径向支座的内壁卡槽的正左方、正右方、正前方和正后方，并通过径向球面磁轴承定子组件锁母固定在径向支座上，轴向支座位于径向支座的轴向上端，并通过紧固螺钉安装在径向支座的上端面上，轴向平动径向偏转磁轴承定子组件位于轴向支座止口径向外侧和轴向下端，轴向平动径向偏转磁轴承定子组件位于轴向平动径向偏转磁轴承动子外圈组件内球面径向内侧和轴向平动径向偏转磁轴承动子内圈组件外球面径向外侧，并通过紧固螺钉安装在轴向支座上，球面电机定子组件位于轴向支座的内孔径向内侧和球面电机动子组件的轴向上端，并通过紧固螺钉安装在轴向支座上，轴向位移传感器位于球面电机定子组件的轴心位置，并通过螺纹配合固定安装在球面电机定子组件上，左偏转位移传感器、右偏转位移传感器、前偏转位移传感器和后偏转位移传感器位于舱体凹槽外缘上端，左偏转位移传感器、右偏转位移传感器、前偏转位移传感器和后偏转位移传感器呈正交分布，并通过螺纹配合安装在轴向支座的正左方、正右方、正前方和正后方，左径向位移传感器、右径向位移传感器、前径向位移传感器和后径向位移传感器分别位于左径向球面磁轴承定子组件、右径向球面磁轴承定子组件、前径向球面磁轴承定子组件和后径向球面磁轴承定子组件的水平中心位置，并通过螺纹配合固定安装在左径向球面磁轴承定子组件、右径向球面磁轴承定子组件、前径向球面磁轴承定子组件和后径向球面磁轴承定子组件内，轴向支座下端面和舱体凹槽内缘上端面之间留有一定的球壳间隙，形成上径轴向球壳保护间隙，球面电机动子组件上端球面与球面电机定子组件下端球面留有一定的球壳间隙，形成球面电机球壳气隙，左径向球面磁轴承定子组件、右径向球面磁轴承定子组件、前径向球面磁轴承定子组件和后径向球面磁轴承定子组件的内侧球面与舱体外缘球面留有一定球壳间隙，形成径向球面磁轴承球壳气隙，轴向平动径向偏转磁轴承动子外圈组件的径向内侧球面与轴向平动径向偏转磁轴承动子内圈组件的径向外侧球面留
有一定球壳间隙，形成轴向平动径向偏转磁轴承球壳气隙，舱体的底部下端外圆柱面与径向支座底部内圆柱面留有一定间隙，形成下径向球壳保护间隙。
[0010]与现有技术相比，本专利技术所提供的位移检测点与磁轴承平动控制点共位的六自由度全主动控制洛伦兹吊舱，具有平动悬浮精度高、偏转角大、控制精度高、可实现方位角360
°
主动调整，可用于高分对地观测卫星高质量快速机动成像。
附图说明
[0011]图1为本专利技术实施例的六自由度全主动控制洛伦兹吊舱结构示意图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六自由度全主动控制洛伦兹吊舱，包括动子系统和定子系统两部分，其特征在于，动子系统主要包括：舱体(1)、轴向平动径向偏转磁轴承(2)动子外圈组件、轴向平动径向偏转磁轴承(2)动子内圈组件、球面电机(3)动子组件、光电码盘动子光栅(4)；定子系统主要包括：轴向平动径向偏转磁轴承(2)定子组件、球面电机(3)定子组件、径向支座(5)、光电码盘读数头(6)、左径向球面磁轴承(7A)定子组件、右径向球面磁轴承(7B)定子组件、前径向球面磁轴承(7C)定子组件、后径向球面磁轴承(7D)定子组件、径向球面磁轴承定子组件锁母(8)、轴向支座(9)、轴向位移传感器(10)、左偏转位移传感器(11A)、右偏转位移传感器(11B)、前偏转位移传感器(11C)、后偏转位移传感器(11D)、左径向位移传感器(12A)、右径向位移传感器(12B)、前径向位移传感器(12C)、后径向位移传感器(12D)；舱体(1)位于轴向平动径向偏转磁轴承(2)动子外圈组件、轴向平动径向偏转磁轴承(2)动子内圈组件和球面电机(3)动子组件的轴向下端，轴向平动径向偏转磁轴承(2)动子外圈组件位于舱体(1)的凹槽外壁径向内侧，并通过环氧树脂胶固定粘接在舱体(1)上，轴向平动径向偏转磁轴承(2)动子内圈组件位于舱体(1)的凹槽内壁径向外侧，并通过环氧树脂胶固定粘接在舱体(1)上，球面电机(3)动子组件位于舱体(1)的轴向上端，并通过环氧树脂胶固定粘接在舱体(1)的顶部上端凹槽内，光电码盘动子光栅(4)位于舱体(1)的下端外圆径向外侧，并通过环氧树脂胶固定粘接在舱体(1)上，径向支座(5)位于舱体(1)和光电码盘动子光栅(4)的径向外侧，光电码盘读数头(6)位于径向支座(5)底部的上端，并通过螺钉固定安装在径向支座(5)上，左径向球面磁轴承(7A)定子组件、右径向球面磁轴承(7B)定子组件、前径向球面磁轴承(7C)定子组件、后径向球面磁轴承(7D)定子组件和径向球面磁轴承定子组件锁母(8)位于径向支座(5)的径向内侧，左径向球面磁轴承(7A)定子组件、右径向球面磁轴承(7B)定子组件、前径向球面磁轴承(7C)定子组件和后径向球面磁轴承(7D)定子组件呈正交分布，分别位于径向支座(5)的内壁卡槽的正左方、正右方、正前方和正后方，并通过径向球面磁轴承定子组件锁母(8)固定在径向支座(5)上，轴向支座(9)位于径向支座(5)的轴向上端，并通过紧固螺钉安装在径向支座(5)的上端面上，轴向平动径向偏转磁轴承(2)定子组件位于轴向支座(9)止口径向外侧和轴向下端，轴向平动径向偏转磁轴承(2)定子组件位于轴向平动径向偏转磁轴承(2)动子外圈组件内球面径向内侧和轴向平动径向偏转磁轴承(2)动子内圈组件外球面径向外侧，并通过紧固螺钉安装在轴向支座(9)上，球面电机(3)定子组件位于轴向支座(9)的内孔径向内侧和球面电机(3)动子组件的轴向上端，并通过紧固螺钉安装在轴向支座(9)上，轴向位移传感器(10)位于球面电机(3)定子组件的轴心位置，并通过螺纹配合固定安装在球面电机(3)定子组件上，左偏转位移传感器(11A)、右偏转位移传感器(11B)、前偏转位移传感器(11C)和后偏转位移传感器(11D)位于舱体(1)凹槽外缘上端，左偏转位移传感器(11A)、右偏转位移传感器(11B)、前偏转位移传感器(11C)和后偏转位移传感器(11D)呈正交分布，并通过螺纹配合安装在轴向支座(9)的正左方、正右方、正前方和正后方，左径向位移传感器(12A)、右径向位移传感器(12B)、前径向位移传感器(12C)和后径向位移传感器(12D)分别位于左径向球面磁轴承(7A)定子组件、右径向球面磁轴承(7B)定子组件、前径向球面磁轴承(7C)定子组件和后径向球面磁轴承(7D)定子组件的水平中心位置，并通过螺纹配合固定安装在左径向球面磁轴承(7A)定子组件、右径向球面磁轴承(7B)定子组件、前径向球面磁轴承(7C)定子组件和后径向球面磁轴承(7D)定子组件内，轴向支座(9)下端面和舱体(1)凹槽内缘上端面之间留有一定的球壳
间隙，形成上径轴向球壳保护间隙(13)，球面电机(3)动子组件上端球面与球面电机(3)定子组件下端球面留...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晶，马宁，刘强，赵甜甜，高晴利，盛沙，张梦杰，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：