[發明專利]用于航天器的姿態穩定的動量輪裝置

有效

• 申請號: 201680049727.6
• 申請日: 2016-07-15
• 公開（公告）號: CN107922059B
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: M·愛茵格
• 申請（專利權）人: 羅克韋爾柯林斯德國公司
• 主分類號: B64G1/28
• 分類號: B64G1/28
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

本發明涉及一種用于航天器的姿態穩定的動量輪裝置，其具有基座(1)、轉子(2)、用于驅動轉子(2)相對于基座(1)旋轉的磁驅動器(4)以及設置于轉子(2)和基座(1)之間的滾動軸承(3)。通過磁驅動器(4)能夠在轉子(2)和基座(1)之間產生磁力，用于預緊滾動軸承(3)。轉子(2)的外徑(A)可以是例如最大只為滾動軸承直徑(W)的2.5倍。

技術領域

本發明涉及一種用于航天器的姿態穩定的動量輪裝置，特別是用于衛星的姿態控制。

背景技術

這種動量輪裝置或飛輪是已知的。動量輪通過驅動裝置旋轉，從而能夠通過回轉效應實現穩定效果。為了獲得有效的回轉效應，有利的是，將飛輪質量的盡可能大的部分定位在盡可能遠的外側，從而使該質量能夠以盡可能大的直徑圍繞飛輪的旋轉軸旋轉。

由DE 39 21 765 A1已知這種飛輪，其類似于自行車車輪，具有位于內部的定子、位于外部的轉子和通過定子上的輻條可旋轉地支撐轉子的輪轂。該輪轂通過兩個滾動軸承可旋轉地支撐在定子上。

這種動量輪也被稱為反作用輪，幾十年來已經證明了其適用于衛星的姿態控制。其中，轉子的支承通常通過至少兩個滾動軸承實現，該滾動軸承設計為固定軸承和浮動軸承。

發明內容

本發明的任務在于提供一種動量輪裝置，其中，相對于已知的動量輪裝置，簡化了構造并降低了制造成本。

根據本發明，這一任務通過一種具有權利要求1的特征的動量輪裝置得以實現。有利的實施方案在從屬權利要求中可知。

用于航天器的姿態穩定的動量輪裝置具有基座、轉子、用于驅動轉子相對于基座旋轉的磁驅動器、以及設置于轉子和基座之間的滾動軸承。其中，能夠通過磁驅動器在轉子和基座之間產生磁力，用于預緊滾動軸承。轉子的外徑最大為滾動軸承直徑的2.5倍。

因此，基座上的轉子由磁驅動器驅動旋轉，由此實現期望的回轉穩定效果。轉子由滾動軸承可相對于基座旋轉地支承。然而，若只設置一個滾動軸承，通過該方式則首先無法實現靜態確定的支承。

靜態確定通過由磁驅動器在轉子和基座之間產生磁力來實現。該磁力特別是將轉子吸向基座的吸引力。以這種方式預緊滾動軸承。

因此，轉子在基座上的支承以某種方式相當于機械軸承(滾動軸承)與由磁驅動器形成的磁性軸承的結合。

該構造使得滾動軸承可以比現有技術中已知的滾動軸承設計得大得多。在現有技術中，轉子的外徑可以例如約是滾動軸承直徑的5倍以上或10倍以上，而在本文所述的動量輪裝置中，轉子的外徑與滾動軸承直徑相近。

滾動軸承直徑在此應理解為，當轉子旋轉時，滾動體的重心在其上移動的圓的直徑。例如，若滾動體為球，滾動軸承直徑就對應球中心點所環繞的圓的直徑。對于其他滾動體也相應適用。

轉子可以根據不同的實施方案設計為，轉子的外徑從下組中選擇，即最大為滾動軸承直徑的2倍、最大為滾動軸承直徑的1.5倍、最大為滾動軸承直徑的1.3倍、最大為滾動軸承直徑的1.2倍。因此，根據不同的實施方案，外徑可以為滾動軸承直徑的至多2倍或至多1.5倍或至多1.3倍或至多1.2倍或至多1.0倍。

轉子的外徑與滾動軸承直徑之比越小，滾動軸承就越相對于轉子向外設置。如下文所述，以這種方式甚至能夠使由滾動軸承的外軸承環來形成轉子成為可能。在這種情況下，轉子的外徑與滾動軸承直徑的比值很小，例如僅為約1.17，即小于1.2。

該比例甚至可以更小，例如小于1.0，例如為0.9。在這種情況下，轉子的外徑因而等于或小于滾動軸承直徑，從而使滾動軸承相對于轉子位于更外側。驅動器就可以安裝在例如滾動軸承的內環之內。