[發明專利]一種磁懸浮飛輪用可重復鎖緊裝置

無效

• 申請號: 201210338347.8
• 申請日: 2012-09-13
• 公開（公告）號: CN102826237A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 白國長;趙江銘;任天平;侯伯杰
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉

技術領域

本發明涉及一種磁懸浮飛輪用可重復內鎖緊裝置，具有可重復使用、可靠性高、體積小、重量輕、結構簡單、易于加工裝配等優點，可作為磁懸浮飛輪系統的保護裝置。

背景技術

磁懸浮飛輪屬于長壽命、高精度航天器姿態控制執行機構。航天器在發射過程中將產生劇烈的振動和沖擊，由于磁懸浮飛輪采用磁軸承技術，定子和轉子之間存在間隙，為了防止飛輪系統損壞，需要額外的鎖緊裝置對其進行保護；另外，當磁懸浮飛輪進入預定軌道，需要對飛輪轉子系統進行釋放，便于其工作。由于磁懸浮飛輪發射前需通過一系列的環境試驗（掃頻、振動、沖擊、離心、高低溫、熱循環等），需經常對飛輪進行鎖緊和解鎖。此外當飛輪進行變軌工作，也需對飛輪轉子進行鎖緊和解鎖。目前所使用的磁懸浮飛輪鎖緊裝置主要有基于碳纖維復合材料和航空鋼絲繩鎖緊裝置、楔形塊-錐形軸承和火工品鎖緊裝置、螺桿-螺母鎖緊裝置、氣動鎖緊裝置、電磁鎖緊裝置、彈簧片-鋼絲繩的抱式鎖緊裝置、杠桿鎖緊裝置。其中，基于碳纖維復合材料和航空鋼絲繩鎖緊裝置、基于楔形塊-錐形軸承鎖緊裝置和基于螺桿-螺母鎖緊裝置，都采用火工品進行解鎖，可靠性高，但只能一次性使用，不便于地面環境試驗調試。氣動鎖緊裝置雖然可重復使用，但結構較復雜，并且需要氣源，可靠性較差，體積大。專利申請號200810119969.0所述的電磁鎖緊裝置通過永磁磁場提供的永磁吸力保持鎖緊，利用電磁磁場與永磁磁場的正向和反向疊加，對飛輪轉子系統進行鎖緊和解鎖，實現了鎖緊裝置的重復性使用。但鎖緊啟動力與解鎖間隙成反比，且解鎖間隙不可調整，對鎖緊裝置的調試帶來極大不便。工作時，一般在底座上沿圓周方向安裝三至四個電磁鎖緊裝置，使得執行鎖緊和執行解鎖時，對電磁鐵動作的同步性要求較高。此外，當鎖緊裝置出現故障不能解鎖時，無法通過強制解鎖機構對飛輪進行強制解鎖，大大降低了其解鎖可靠性。專利號為200910093150.0的彈簧片-鋼絲繩抱式鎖緊裝置，具有鎖緊/解鎖可靠性高的優點，但需要在飛輪周圍安裝一圈彈簧片和鎖緊驅動機構，加大了飛輪系統的直徑，導致整個飛輪的重量增加。專利號為201010117577.2的杠桿鎖緊裝置不需要增大飛輪的直徑，具有體積小、重量輕的優點，但需要鎖柱和飛輪V型槽尺寸一致，由于其在飛輪內側，無法從工藝上得到保證，導致接觸面積過小，接觸應力過大的缺點。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種可重復使用、可靠性高、體積小、重量輕、結構簡單、易于加工裝配的磁懸浮飛輪鎖緊裝置。

本發明的技術解決方案為：一種磁懸浮飛輪用可重復內鎖緊裝置，主要由飛輪系統、鎖緊傳動機構和鎖緊保持機構組成；飛輪系統主要包括：飛輪轉子、飛輪定子軸；鎖緊傳動機構主要包括：電機、減速箱、左軸承壓環、左軸承、右軸承、絲杠；鎖緊保持機構主要包括：鎖頭、鎖套、鎖緊微動開關、解鎖微動開關、固定座、減振墊圈、復位彈簧、位置調整螺柱、鎖緊壓蓋、緩沖橡膠墊；飛輪轉子處于飛輪定子軸徑向外側，電機和減速箱通過螺紋套直接相連，減速箱通過法蘭固定到左軸承壓環，左軸承壓環對左軸承軸向定位，并通過螺釘固定在固定座左側，減速箱的輸出軸通過絲杠D型孔把運動傳遞至絲杠，絲杠由左軸承和右軸承安裝在固定座的軸承孔內，絲杠的外螺紋和鎖頭的內螺紋組成絲杠-螺母傳動副，鎖頭位于鎖套長方形孔內，由鎖套限制鎖頭的旋轉自由度，鎖套也通過上部的圓柱部分安裝在固定座中間的孔內，鎖緊微動開關、解鎖微動開關通過螺釘安裝在固定座下端面，減振墊圈安裝在飛輪定子軸上，復位彈簧安裝在飛輪定子軸下端孔內，位置調整螺柱和鎖緊壓蓋通過螺紋安裝在鎖套上部的內螺紋內，緩沖橡膠墊硫化在鎖緊壓蓋上端圓盤下側，所述的左軸承、右軸承為角接觸球軸承，所述的鎖頭與鎖套的接觸面為斜率不同的兩段斜面，中間圓弧過渡，其材料為軸承鋼GCr15，并且接觸面淬硬處理，所述的電機為空心杯直流電機，減速箱為行星齒輪減速箱，齒輪材料為TC4鈦合金，且表面采用真空鍍膜處理，所述的絲杠為TC4鈦合金，表面真空鍍膜處理，所述的鎖緊壓蓋材料為TC4，緩沖橡膠墊材料為氟橡膠FX-4，鎖緊壓蓋和緩沖膠墊采用高溫硫化粘接，所述的絲杠螺紋為梯形螺紋，所述的復位彈簧為壓簧，材料為65Mn；鎖緊壓蓋通過螺紋調節位置，并通過位置鎖緊螺柱定位防松。