自然电磁磁悬浮姿态控制飞轮电机制造技术

本发明专利技术涉及一种自然电磁磁悬浮姿态控制飞轮电机，包括：定子组件，包括定子支架、铁芯，以及上绕组、下绕组，定子支架上沿周向间隔分布有若干个铁芯，上绕组、下绕组分别绕设在铁芯的上下两端，每一铁芯上的上绕组、下绕组并联连接；转子组件，包括转动座和上磁体、下磁体，转动座的转动轴线与定子支架同轴，转动座包括位于上绕组上侧的上支撑部和位于下绕组下侧的下支撑部。上支撑部上沿周向分布有若干上磁体，上磁体与定子组件形成宽度均匀的上气隙；下支撑部上沿周向分布有若干下磁体，下磁体与定子组件的形成宽度均匀的下气隙；上磁体与上绕组之间的电势与下磁体与下绕组之间的电势相同，能克服不稳定的轴向吸引力，实现轴向主动调整姿态。向主动调整姿态。向主动调整姿态。

【技术实现步骤摘要】
自然电磁磁悬浮姿态控制飞轮电机


[0001]本专利技术涉及电机领域，更具体地说，涉及一种自然电磁磁悬浮姿态控制飞轮电机。

技术介绍

[0002]姿态控制系统是航天器极其重要的分系统，控制系统性能的好坏将直接决定整个航天器工作的成败。随着我国空间技术的发展，要求空间站等大型航天器具备的功能越来越多，同时对大型航天器的指向精度和姿态稳定度也提出了越来越高的要求。因此研制高性能、高稳定度的大型航天器姿态调整机构是当前一个迫切需求。
[0003]随着航天任务需求的提升，航天器姿态控制不仅要求其输出大力矩，同时还要实现较宽的控制带宽和较高的力矩精度与力矩分辨率。理想航天器姿态控制应该使用磁悬浮技术，实现无摩擦、无死区的高精度、高力矩分辨率姿态控制。
[0004]然而，传统磁悬浮技术，体积很大、磁悬浮轴承增加的质量也很大，而且磁悬浮轴承的控制电路复杂、可靠性不理想，难以在空间系统中采用。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种自然电磁磁悬浮姿态控制飞轮电机。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种自然电磁磁悬浮姿态控制飞轮电机，包括：
[0007]定子组件，包括定子支架、铁芯，以及上绕组、下绕组，所述定子支架呈环形，所述定子支架上沿周向间隔分布有若干个所述铁芯，各所述铁芯相对所述定子支架的轴线中心对称，所述上绕组、下绕组分别绕设在所述铁芯的上下两端，每一所述铁芯上的上绕组、下绕组并联连接；
[0008]转子组件，包括转动座和上磁体、下磁体，所述转动座转动设置，且转动轴线与所述定子支架同轴，所述转动座包括位于所述上绕组上侧的上支撑部和位于所述下绕组下侧的下支撑部；
[0009]所述上支撑部上沿周向中心对称分布有若干所述上磁体，且各所述上磁体的极性沿排布方向按N极、S极交替设置，所述上磁体与所述定子组件的上侧相对且间隔设置，在周向形成宽度均匀的上气隙；
[0010]所述下支撑部上沿周向中心对称分布有若干所述下磁体，且各所述下磁体的极性沿排布方向按N极、S极交替设置，所述下磁体与所述定子组件的下侧相对且间隔设置，在周向形成宽度均匀的下气隙；
[0011]所述上磁体与所述上绕组之间的电势与所述下磁体与所述下绕组之间的电势相同。
[0012]在一些实施例中，所述铁芯嵌设在所述定子支架，并分别由所述定子支架的上下两侧外露。
[0013]在一些实施例中，每一所述铁芯上下两端的所述上绕组、下绕组上下对称设置，各所述上绕组沿所述定子支架中心对称分布，各所述上绕组沿所述定子支架中心对称分布。
[0014]在一些实施例中，所述上支撑部的下侧沿周向中心对称分布有若干所述上磁体，所述下支撑部的上侧沿周向中心对称分布有若干所述下磁体，所述上磁体和所述下磁体在周向上的角度分布相同。
[0015]在一些实施例中，所述上磁体、下磁体数量相同，且相同角度位置的所述上磁体、下磁体的极性相同，所述上气隙、下气隙相同。
[0016]在一些实施例中，各所述上磁体沿周向排布形成封闭的环形，各所述下磁体沿周向排布形成封闭的环形，所述铁芯的数量大于所述上磁体的数量、以及所述下磁体的数量。
[0017]在一些实施例中，所述铁芯由硅钢片卷绕形成，且所述铁芯的内圈和外圈均为弧形，所述铁芯内圈的弧度和直径与所述上磁体排布形成的环形的内圈弧度和直径相同，所述铁芯外圈的弧度和直径与所述上磁体排布形成的环形的外圈弧度和直径相同。
[0018]在一些实施例中，所述飞轮电机还包括驱动控制器，所述驱动控制器位于所述定子支架的内圈，以通过检测所述转子组件转动实时检测所述电机的转速、电流。
[0019]在一些实施例中，所述飞轮电机还包括供所述转子组件转动设置的支撑轴，所述转动座和支撑轴之间设有辅助轴承和弹性垫圈，所述辅助轴承套设在所述支撑轴外，所述弹性垫圈套设在所述辅助轴承外，并与所述转动座配合。
[0020]在一些实施例中，所述转子组件还包括环形的上飞轮、下飞轮，所述上飞轮设置在所述上支撑部上侧，所述下飞轮设置在所述下支撑部下侧，所述上飞轮、下飞轮均与所述转动座同心；
[0021]所述飞轮电机还包括壳体，所述定子组件、转子组件位于所述壳体内。
[0022]实施本专利技术的自然电磁磁悬浮姿态控制飞轮电机，具有以下有益效果：上磁体与上绕组之间的电势与下磁体与下绕组之间的电势相同，若上气隙、下气隙不相等存在偏差，上下电势能产生相互的反作用，调整偏差，恢复到气隙偏差最小，从而能克服不稳定的轴向吸引力，实现轴向主动自然磁悬浮的能力，能自动调整姿态。
附图说明
[0023]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0024]图1是本专利技术实施例中的自然电磁磁悬浮姿态控制飞轮电机的剖面结构示意图；
[0025]图2是图1中定子组件的侧面结构示意图；
[0026]图3是图2中定子组件的俯视方向示意图；
[0027]图4是与图3中上绕组镜像的下绕组在定子支架上的位置示意图；
[0028]图5是图1中上磁体、下磁体的排布示意图。
具体实施方式
[0029]为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。
[0030]如图1至图3所示，本专利技术一个优选实施例中的自然电磁磁悬浮姿态控制飞轮电机包括定子组件1、转子组件2、以及壳体3，定子组件1、转子组件2位于壳体3内，壳体3内部可
以与外侧隔离密封，可以让飞轮电机在真空环境下工作，当然，飞轮电机也可在非真空环境下工作，壳体3内部可以为真空，也可为非真空。壳体3中设有竖直设置的支撑轴31，转子组件2与支撑轴31转动配合，使得转子组件2能相对定子组件1产生相对转动。
[0031]定子组件1包括定子支架11、铁芯12，以及上绕组13、下绕组14，定子支架11呈环形，水平设置在壳体3内，定子支架11上沿周向间隔分布有若干个铁芯12，各铁芯12相对定子支架11的轴线中心对称，进一步地，上绕组13、下绕组14分别绕设在铁芯12的上下两端，每一铁芯12上的上绕组13、下绕组14并联连接。
[0032]转子组件2包括转动座21和上磁体22、下磁体23，转动座21转动设置在支撑轴31上，且转动轴线与定子支架11同轴，具体地，在本实施例中，转动座21包括位于上绕组13上侧的上支撑部211和位于下绕组14下侧的下支撑部212。
[0033]进一步地，上支撑部211上沿周向中心对称分布有若干上磁体22，且各上磁体22的极性沿排布方向按N极、S极交替设置，上磁体22与定子组件1的上侧相对且间隔设置，在周向形成宽度均匀的上气隙A。
[0034]下支撑部212上沿周向中心对称分布有若干下磁体23，且各下磁体23的极性沿排布方向按N极、S极交替设置，下磁体23与定子组件1的下侧相对且间隔设置，在周向形成宽度均匀的下气隙B。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自然电磁磁悬浮姿态控制飞轮电机，其特征在于，包括：定子组件(1)，包括定子支架(11)、铁芯(12)，以及上绕组(13)、下绕组(14)，所述定子支架(11)呈环形，所述定子支架(11)上沿周向间隔分布有若干个所述铁芯(12)，各所述铁芯(12)相对所述定子支架(11)的轴线中心对称，所述上绕组(13)、下绕组(14)分别绕设在所述铁芯(12)的上下两端，每一所述铁芯(12)上的上绕组(13)、下绕组(14)并联连接；转子组件(2)，包括转动座(21)和上磁体(22)、下磁体(23)，所述转动座(21)转动设置，且转动轴线与所述定子支架(11)同轴，所述转动座(21)包括位于所述上绕组(13)上侧的上支撑部(211)和位于所述下绕组(14)下侧的下支撑部(212)；所述上支撑部(211)上沿周向中心对称分布有若干所述上磁体(22)，且各所述上磁体(22)的极性沿排布方向按N极、S极交替设置，所述上磁体(22)与所述定子组件(1)的上侧相对且间隔设置，在周向形成宽度均匀的上气隙(A)；所述下支撑部(212)上沿周向中心对称分布有若干所述下磁体(23)，且各所述下磁体(23)的极性沿排布方向按N极、S极交替设置，所述下磁体(23)与所述定子组件(1)的下侧相对且间隔设置，在周向形成宽度均匀的下气隙(B)；所述上磁体(22)与所述上绕组(13)之间的电势与所述下磁体(23)与所述下绕组(14)之间的电势相同。2.根据权利要求1所述的自然电磁磁悬浮姿态控制飞轮电机，其特征在于，所述铁芯(12)嵌设在所述定子支架(11)，并分别由所述定子支架(11)的上下两侧外露。3.根据权利要求2所述的自然电磁磁悬浮姿态控制飞轮电机，其特征在于，每一所述铁芯(12)上下两端的所述上绕组(13)、下绕组(14)上下对称设置，各所述上绕组(13)沿所述定子支架(11)中心对称分布，各所述上绕组(13)沿所述定子支架(11)中心对称分布。4.根据权利要求1所述的自然电磁磁悬浮姿态控制飞轮电机，其特征在于，所述上支撑部(211)的下侧沿周向中心对称分布有若干所述上磁体(22)，所述下支撑部(212)的上侧沿周向中心对称分布有若干所述下磁体(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔翔，李铁才，凌岩，
申请(专利权)人：深圳航天科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：