一种兼具承载和隔振能力的二维指向机构制造技术

一种兼具承载和隔振能力的二维指向机构，包括上下平台、音圈电机、高静低动作动器；音圈电机90度间隔角度分布，音圈电机动子通过连接件和柔性铰链与上平台相连，而定子和动子及励磁线圈之间无连接接触，最终形成二维指向解耦结构形式，通过电流以相反方向驱动对角音圈电机，实现二维指向功能；高静低动作动器通过柔性铰链安装于上下平台中心部位；在静态时，高静低动作动器有较大的静态刚度，可以实现二维指向机构的静态承载；当有外界扰动作用在下平台时，在动态载荷传递中，高静低动作动器实现准零刚度功能，对下台面传递上来的动态载荷高频部分进行隔离，实现动态隔振功能。本发明专利技术能够实现二维指向机构既具有承载能力同时兼具隔振功能。隔振功能。隔振功能。

【技术实现步骤摘要】
一种兼具承载和隔振能力的二维指向机构


[0001]本专利技术涉空间光学载荷高精度指向控制领域，具体涉及一种兼具承载和隔振能力的二维指向机构。

技术介绍

[0002]随着空间应用领域的不断发展，未来空间光学载荷(侦查照相卫星、天文望远镜等)技术将向着更高指向精度发展。现有的二维指向机构要么不具有隔振能力，为保障星体上产生的微振动传递到光学载荷上，则必须在二维指向机构与星体之间加装隔振平台，从而增加了系统的复杂度；要么不具有承载能力，则在发射阶段必须用锁紧机构锁紧二维指向机构的上下平台，在空间中进行解锁，这同样会增加结构重量及结构复杂度。

技术实现思路

[0003]为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种兼具承载和隔振能力的二维指向机构，该结构具有静态承载能力和动态隔振能力，从而保障了在发射阶段不需要锁紧，而在空间中能够隔振，减弱星体微振动对光学载荷的影响，从而提高光学载荷的二维指向精度。
[0004]为达到以上目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种兼具承载和隔振能力的二维指向机构，包括上平台1和下平台2，设置在上平台1和下平台2间的音圈电机3和高静低动作动器4，其中高静低动作动器4设置在中部，音圈电机3对称设置在高静低动作动器4周圈；
[0006]所述音圈电机3包括定子8、动子9和励磁线圈10；励磁线圈10缠绕在动子9上；
[0007]所述高静低动作动器4包括可调节底盖11、外壳12、上盖13、螺钉14、弹簧15、压接螺套16、外永磁铁17、套筒18、内永磁铁19、压盖20及螺杆21；可调节底盖11与外壳12以螺纹的形式连接，根据上平台1重量实现对弹簧15的调节；外永磁铁17内嵌在外壳12里，由上盖13通过螺钉14与外壳12相连，同时实现对外永磁铁17的压紧；内永磁铁19放置在套筒18内，由压盖20压紧，然后套在螺杆21上，再由压接螺套16通过螺纹连接于螺杆21上，同时压紧压盖20，弹簧15套在螺杆21上，由压接螺套16和可调节底盖11进行压紧调节；螺杆21与上盖13间隙配合；
[0008]通过电流以相反方向驱动对角的两个音圈电机3，实现二维指向功能；在静态时，高静低动作动器4由于弹簧15正刚度作用而具有大质量承载的能力；当有外界扰动作用在下平台2时，在动态载荷传递中，高静低动作动器4在弹簧15正刚度以及外永磁铁17和内永磁铁19形成的负刚度共同作用下会产生准零刚度的作用，从而对下平台2传递上来的动态载荷高频部分进行隔离，实现动态隔振功能。
[0009]所述音圈电机3为90度间隔角度分布，形成二维指向解耦结构形式。3、根据权利要求1所述的一种兼具承载和隔振能力的二维指向机构，其特征在于：除内永磁铁19和外永磁铁17，所述的二维指向机构其它零部件均为非导磁性材料。
[0010]所述内永磁铁19和外永磁铁17均为辐射充磁，且充磁方向相反。
[0011]所述定子8和动子9及励磁线圈10之间无连接接触，使得整个二维指向机构上下平台之间的力传递路径只能通过高静低动作动器4传递。
[0012]所述音圈电机3通过连接件5以及第一柔性铰链6连接上平台1，高静低动作动器4通过第二柔性铰链7连接上平台1。
[0013]本专利技术和现有技术相比，具有如下优点：
[0014]1)本专利技术中，上下台面中心部位采用高静低动作动器进行连接，能够实现二维指向机构兼具有在静态时的承载能力以及在下平台受扰动状态下的隔振能力。
[0015]2)本专利技术中，高静低动作动器底盖与外壳以螺纹的形式连接，可以根据上平台的质量，通过调节底盖与外壳之间的相对位置，来适应由上平台质量变化而引起的内永磁体与外永磁体相对位置的变化，调节内永磁铁和外永磁铁的中截面重合。
附图说明
[0016]图1为本专利技术兼具承载和指向能力的二维指向机构结构示意图。
[0017]图2为本专利技术兼具承载和指向能力的二维指向机构侧视图。
[0018]图3为音圈电机内部结构剖视图。
[0019]图4为高静低动作动器内部结构剖视图。
具体实施方式
[0020]以下结合附图及具体实施例，对本专利技术作进一步的详细描述。
[0021]如图1和2所示，本专利技术一种兼具承载和隔振能力的二维指向机构，包括上平台1、下平台2、音圈电机3、高静低动作动器4、连接件5以及第一柔性铰链6和第二柔性铰链7。其中音圈电机3和高静低动作动器4设置在上平台1和下平台2间，高静低动作动器4设置在中部，音圈电机3对称设置在高静低动作动器4周圈，音圈电机3通过连接件5以及第一柔性铰链6连接上平台1，高静低动作动器4通过第二柔性铰链7连接上平台1。
[0022]如图3所示，所述音圈电机3包括定子8、动子9和励磁线圈10；励磁线圈10缠绕在动子9上。
[0023]如图4所示，所述高静低动作动器4包括可调节底盖11、外壳12、上盖13、螺钉14、弹簧15、压接螺套16、外永磁铁17、套筒18、内永磁铁19、压盖20及螺杆21；可调节底盖11与外壳12以螺纹的形式连接，根据上平台1重量实现对弹簧15的调节；外永磁铁17内嵌在外壳12里，由上盖13通过螺钉14与外壳12相连，同时实现对外永磁铁17的压紧；内永磁铁19放置在套筒18内，由压盖20压紧，然后套在螺杆21上，再由压接螺套16通过螺纹连接于螺杆21上，同时压紧压盖21，弹簧15套在螺杆21上，由压接螺套16和可调节底盖11进行压紧调节；螺杆21与上盖13小间隙配合。
[0024]作为本专利技术的优选实施方式，定子8和动子9及励磁线圈10之间无连接接触，使得整个二维指向机构上下平台之间的力传递路径只能通过高静低动作动器4。
[0025]作为本专利技术的优选实施方式，音圈电机3通过连接件5以及第一柔性铰链6连接上台面1，高静低动作动器4通过第二柔性铰链7连接上台面1；柔性铰链可以消除二维指向过程中的空程及机械摩擦，从而获得超高精度的位移分辨率。
[0026]作为本专利技术的优选实施方式，除内永磁铁19和外永磁铁17，所述的高静低动作动器其它零部件均为非导磁性材料；可以减小内永磁铁19和外永磁铁17之间磁通量的损失。
[0027]作为本专利技术的优选实施方式，内永磁铁19和外永磁铁17均为辐射充磁，且充磁方向相反；形成相互吸引作用，有利于内永磁铁19和外永磁铁17之间磁负刚度的形成。
[0028]本专利技术的工作原理为：音圈电机90度间隔角度分布，形成二维指向解耦结构形式，通过电流以相反方向驱动对角音圈电机，就可以实现二维指向功能；由于定子8和动子9及励磁线圈10之间无连接接触，使得整个二维指向机构上下平台之间的力传递路径只能通过高静低动作动器4；当二维指向机构处于静平衡状态时，音圈电机部分不具有承载能力，而内永磁铁19和外永磁铁17的中截面重合，外永磁铁17对内永磁铁19沿轴向的磁力为零，因而不会影响弹簧15的静承载能力，从而实现了二维指向的承载功能；当有外界扰动作用在下平台2时，同样音圈电机3不具有动态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼具承载和隔振能力的二维指向机构，其特征在于：包括上平台(1)和下平台(2)，设置在上平台(1)和下平台(2)间的音圈电机(3)和高静低动作动器(4)，其中高静低动作动器(4)设置在中部，音圈电机(3)对称设置在高静低动作动器(4)周圈；所述音圈电机(3)包括定子(8)、动子(9)和励磁线圈(10)；励磁线圈(10)缠绕在动子(9)上；所述高静低动作动器(4)包括可调节底盖(11)、外壳(12)、上盖(13)、螺钉(14)、弹簧(15)、压接螺套(16)、外永磁铁(17)、套筒(18)、内永磁铁(19)、压盖(20)及螺杆(21)；可调节底盖(11)与外壳(12)以螺纹的形式连接，根据上平台(1)重量实现对弹簧(15)的调节；外永磁铁(17)内嵌在外壳(12)里，由上盖(13)通过螺钉(14)与外壳(12)相连，同时实现对外永磁铁(17)的压紧；内永磁铁(19)放置在套筒(18)内，由压盖(20)压紧，然后套在螺杆(21)上，再由压接螺套(16)通过螺纹连接于螺杆(21)上，同时压紧压盖(20)，弹簧(15)套在螺杆(21)上，由压接螺套(16)和可调节底盖(11)进行压紧调节；螺杆(21)与上盖(13)间隙配合；通过电流以相反方向驱动对角的两个音圈电机(3)，实现二维指向功能；在静态时，高静低动作动器(4)由于弹簧(15)...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建，徐明龙，田征，张丰，樊钰栋，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：