[發明專利]一種五自由度陀螺房結構

有效

• 申請號: 201510303244.1
• 申請日: 2015-06-05
• 公開（公告）號: CN104908978B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 湯繼強;王闊;彭鑄靖;趙韶璞;孫津濟
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64G1/28
• 分類號: B64G1/28
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 楊學明,顧煒

技術領域

本發明涉及一種五自由度陀螺房結構，主要用于控制力矩陀螺等慣性執行機構的高速旋轉部件。

背景技術

隨著航天器任務的多樣化，航天器的姿態需要更高精度、更高穩定度的控制。雙框架磁懸浮控制力矩陀螺是航天器控制系統的執行部件之一，能夠根據航天器姿態控制信號，通過伺服控制系統改變高速轉子角動量的方向，從而輸出陀螺力矩控制航天器的姿態。

高速轉子具有六個剛體自由度，三個x、y、z方向的平動和繞x、y、z軸的轉動，五自由度陀螺中z軸轉動由電機控制，其余的五個自由度由磁軸承控制，如專利200710065050.8所述的一種永磁偏置外轉子徑向磁軸承和專利200710065049.5所述的一種永磁偏置內轉子徑向磁軸承徑向跨距小，需要成對安裝，現有技術中，通常徑向磁軸承成對安裝，用于控制高速轉子的徑向平動和轉動。成對安裝時需要有較高的同軸度、安裝精度，多次裝拆不方便。若采用徑向跨距大、各磁極獨立控制的徑向磁軸承，通過調整線圈電流控制轉子的徑向平動和轉動，則陀螺體積減小、質量減輕、功耗降低、安裝誤差減小。

在航天器發射階段需要將飛輪鎖緊，航天器在軌運行時需要將飛輪解鎖。因此需要一種可重復式鎖緊機構。如專利200910093150.0所述的一種磁懸浮飛輪用可重復鎖緊裝置，其主要由飛輪系統、傳動系統和鎖緊機構組成，飛輪系統主要由飛輪定子軸、飛輪轉子及底座組成，傳動機構主要由固定板、左軸承壓環、上軸承壓環、電機、蝸桿、聯軸節、蝸輪、固定柱、鎖叉、球形螺母、蝸輪蝸桿及軸承組成，鎖緊機構主要由彈片座、彈片、彈片體、小柱、鋼絲繩及連接柱組成，該鎖緊裝置結構復雜，需要電機及其控制系統，同時傳動裝置增加了鎖緊機構的體積。

為了精確控制轉子的五個自由度，需要用傳感器檢測出轉子的徑向位移和軸向位移。如專利200610011276.5所述的徑向/軸向集成一體化電渦流傳感器，其由徑向位移探頭、軸向位移探頭、前置處理器、電源信號輸出引線組成，其中4個徑向探頭分別探測相互垂直的X和Y方向位移信號，另外兩個軸向探頭探測Z方向位移信號，該傳感器依靠裝配關系裝在陀螺房內部，結構較為復雜。若采用傳感器陀螺房一體化那么便能夠大大簡化結構，減輕重量，同時方便調試。

因此，現有結構采用成對安裝徑向磁軸承，結構復雜，成對安裝需要較高的安裝精度且多次拆裝不方便，現有結構中采用的可重復式鎖緊機構需要電機等動力設備以及控制系統，結構復雜，體積較大，現有結構中采用的傳感器依靠裝配關系固定在陀螺房內部，結構復雜，體積較大，重量較重。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種五自由度陀螺房結構，采用可重復式鎖緊機構方便地面人員進行安裝調試，采用單徑向磁軸承和陀螺房傳感器一體化結構使得陀螺結構簡化、體積減小、重量減輕、可靠性提高。