[實(shí)用新型]一種磁流體動(dòng)量球

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520714560.3
• 申請(qǐng)日: 2015-09-15
• 公開（公告）號(hào): CN204967571U
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱煜;陳安林;張鳴;楊開明;成榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);北京華卓精科科技有限公司
• 主分類號(hào): H02K16/00
• 分類號(hào): H02K16/00;B64G1/24
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種磁流體動(dòng)量球，用于衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整的執(zhí)行器，屬于航空航天技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在軌衛(wèi)星承擔(dān)特定的探測(cè)、開發(fā)和利用空間的任務(wù)，此類任務(wù)對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)控制提出了姿態(tài)穩(wěn)定或姿態(tài)機(jī)動(dòng)的需求。衛(wèi)星姿態(tài)穩(wěn)定與機(jī)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為衛(wèi)星姿態(tài)控制的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)一直廣受關(guān)注，基于動(dòng)量矩守恒原理的動(dòng)量輪是常用的一種技術(shù)方案。現(xiàn)有成熟技術(shù)為機(jī)械滾珠軸承動(dòng)量輪，機(jī)械滾珠軸承動(dòng)量輪存在較大的機(jī)械摩擦損耗、體積與質(zhì)量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，此外一個(gè)衛(wèi)星需搭載多個(gè)動(dòng)量輪實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星三軸姿態(tài)調(diào)整，多動(dòng)量輪之間耦合較大，并進(jìn)一步降低了衛(wèi)星的有效載荷。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種磁流體動(dòng)量球，通過磁流體的轉(zhuǎn)動(dòng)為衛(wèi)星提供繞任意軸的動(dòng)量矩，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的三軸姿態(tài)調(diào)整。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種磁流體動(dòng)量球，所述磁流體動(dòng)量球包含定子和一個(gè)球殼；所述定子分為三組，三組定子的軸線相互正交，每組包括兩個(gè)定子，每組中的兩個(gè)定子以球殼的球心對(duì)稱布置，定子內(nèi)表面為球面；所述球殼采用兩個(gè)半球殼組合而成，球殼材料為非鐵磁性材料，其特征在于：定子內(nèi)表面緊貼球殼外表面，球殼和定子內(nèi)表面無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，球殼內(nèi)填充磁流體。

每個(gè)定子包含定子電機(jī)和磁輪，磁輪安裝在定子電機(jī)上并由定子電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；定子電機(jī)的上表面為定子內(nèi)表面，定子內(nèi)表面緊貼球殼外表面；磁輪的上表面是與定子電機(jī)的上表面同心的球面，且其球面半徑大于定子電機(jī)的上表面球面半徑，磁輪和球殼之間留有氣隙，磁輪為NS永磁陣列磁輪或Halbach永磁陣列磁輪。

每個(gè)定子包含定子鐵芯和線圈陣列；所述定子鐵芯的上表面為定子內(nèi)表面，定子鐵芯的上表面緊貼球殼外表面，定子鐵芯沿徑向開有通槽，該通槽在定子鐵芯的圓周上均勻分布。

所述線圈陣列采用盤式電機(jī)定子繞組，線圈陣列中每個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊分別放置于定子鐵芯的兩個(gè)通槽內(nèi)，每個(gè)定子的線圈數(shù)量是通槽數(shù)量的一半或與通槽數(shù)量相等。

在球殼內(nèi)嵌入由鐵磁性材料制成的內(nèi)球殼，內(nèi)球殼的外表面與球殼的內(nèi)表面之間有間隙，間隙中填充磁流體。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性的技術(shù)效果：本實(shí)用新型中采用磁流體的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整，具有體積和質(zhì)量小，成本低，各軸之間耦合小等優(yōu)點(diǎn)；本實(shí)用新型中磁流體動(dòng)量球的球殼不轉(zhuǎn)動(dòng)，制造簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊；磁流體與球殼之間的摩擦小、損耗低，可靠性和效率高。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型提供的磁流體動(dòng)量球?qū)嵤├w結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型提供的采用永磁驅(qū)動(dòng)的磁流體動(dòng)量球?qū)嵤├疽鈭D。

圖3是本實(shí)用新型提供的采用永磁驅(qū)動(dòng)的磁流體動(dòng)量球?qū)嵤├卸ㄗ咏Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是實(shí)施例中球殼結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是實(shí)施例中內(nèi)球殼結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本實(shí)用新型提供的采用電磁驅(qū)動(dòng)的磁流體動(dòng)量球?qū)嵤├疽鈭D。

圖7是本實(shí)用新型提供的采用電磁驅(qū)動(dòng)的磁流體動(dòng)量球?qū)嵤├卸ㄗ咏Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-定子；2-球殼；3-半球殼；4-定子鐵芯；5-線圈陣列；6-線圈；7-線圈有效邊；8-通槽；9-磁輪；10-定子電機(jī)；11-定子內(nèi)表面；12-內(nèi)球殼。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖1是本實(shí)用新型提供的磁流體動(dòng)量球?qū)嵤├w結(jié)構(gòu)示意圖，磁流體動(dòng)量球包含一個(gè)球殼2和定子1，定子1分為三組，三組定子的軸線相互正交，每組包括兩個(gè)定子，每組中的兩個(gè)定子以球殼2的球心對(duì)稱布置。

圖2是本實(shí)用新型提供的采用永磁驅(qū)動(dòng)的磁流體動(dòng)量球?qū)嵤├疽鈭D。圖3是本實(shí)用新型提供的采用永磁驅(qū)動(dòng)的磁流體動(dòng)量球?qū)嵤├卸ㄗ咏Y(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例中的每個(gè)定子包含定子電機(jī)10和磁輪9，磁輪9安裝在定子電機(jī)10上并由定子電機(jī)10驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；定子電機(jī)10的上表面為定子內(nèi)表面11，定子內(nèi)表面11為球面并其緊貼球殼2外表面，球殼2和定子內(nèi)表面11無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。磁輪9的上表面是與定子電機(jī)10的上表面同心的球面，且其球面半徑大于定子電機(jī)的上表面球面半徑，磁輪9和球殼2之間留有氣隙，磁輪9為NS永磁陣列磁輪或Halbach永磁陣列磁輪。在采用永磁驅(qū)動(dòng)的磁流體動(dòng)量球?qū)嵤├校總€(gè)定子1的定子電機(jī)10驅(qū)動(dòng)磁輪9旋轉(zhuǎn)，以在球殼2的內(nèi)腔形成繞該定子軸線的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

圖4是實(shí)施例中球殼結(jié)構(gòu)示意圖。球殼2采用兩個(gè)半球殼3組合而成，球殼材料為非鐵磁性材料，球殼2內(nèi)填充磁流體。