[發(fā)明專利]一種模塊化微型控制力矩陀螺總體結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710627171.0
• 申請(qǐng)日: 2017-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN107539498B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李剛;來林;田興;武登云;伏蓉;魏大忠;閆素娜;劉景輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號(hào): G01C19/00
• 分類號(hào): G01C19/00;B64G1/28
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

一種模塊化微型控制力矩陀螺總體結(jié)構(gòu)，包括框架轉(zhuǎn)子組件、框架驅(qū)動(dòng)組件和連接定位環(huán)；其中，框架驅(qū)動(dòng)組件由旋轉(zhuǎn)殼、固定軸、內(nèi)加載環(huán)、外加載環(huán)、旋轉(zhuǎn)殼鎖緊螺母、固定軸鎖緊螺母、軸承和框架電機(jī)組成，框架電機(jī)的外殼安裝在固定軸內(nèi)；框架轉(zhuǎn)子組件與框架驅(qū)動(dòng)組件通過連接定位環(huán)定位，保證轉(zhuǎn)子的質(zhì)心精確處于框架驅(qū)動(dòng)組件的旋轉(zhuǎn)中心；框架驅(qū)動(dòng)組件的旋轉(zhuǎn)殼、框架轉(zhuǎn)子組件與連接定位環(huán)通過螺釘連接；框架驅(qū)動(dòng)組件的框架電機(jī)輸出軸與框架轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的框架連接，并通過連接頂絲固定。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)快速制造、快速裝配與快速測(cè)試，還能夠有效減小控制力矩陀螺的重量與外形尺寸，而且可保證框架轉(zhuǎn)子組件的質(zhì)心精確處于框架驅(qū)動(dòng)組件的旋轉(zhuǎn)中心。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種模塊化微型控制力矩陀螺總體結(jié)構(gòu)，特別是可實(shí)現(xiàn)快速制造、快速裝配和快速測(cè)試的微型控制力矩陀螺。

背景技術(shù)

控制力矩陀螺屬于空間飛行器姿態(tài)控制執(zhí)行部件，是長壽命、高精度空間飛行器最為理想的姿態(tài)控制執(zhí)行部件，也是具有姿態(tài)機(jī)動(dòng)需求的敏捷衛(wèi)星平臺(tái)的理想姿態(tài)控制執(zhí)行部件。美國和俄羅斯早在上個(gè)世紀(jì)50年代就開展了控制力矩陀螺的研制工作，并于上世紀(jì)60年代起相繼將研制的控制力矩陀螺成功地應(yīng)用于和平號(hào)空間站、天空實(shí)驗(yàn)室和國際空間站等大型航天器上。

目前，控制力矩陀螺有兩種結(jié)構(gòu)形式：普通陀螺式結(jié)構(gòu)和懸臂式結(jié)構(gòu)。普通陀螺式結(jié)構(gòu)具有抗力學(xué)環(huán)境能力強(qiáng)、適于采用減速器以降低整機(jī)功耗的優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)尺寸大、重量大。懸臂式結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕的優(yōu)勢(shì)，但抗力學(xué)環(huán)境性能差、而且轉(zhuǎn)子組件的質(zhì)心需要調(diào)整才能處于框架驅(qū)動(dòng)組件的旋轉(zhuǎn)中心。根據(jù)國內(nèi)外工程經(jīng)驗(yàn)，大中型控制力矩陀螺(角動(dòng)量大于50Nms)一般采用普通陀螺式結(jié)構(gòu)，而小型控制力矩陀螺(角動(dòng)量小于5～50Nms)一般采用懸臂式結(jié)構(gòu)。無論是普通陀螺式結(jié)構(gòu)還是懸臂式結(jié)構(gòu)，都具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大的特點(diǎn)，無法滿足微型控制力矩陀螺的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于微型控制力矩陀螺的總體結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效減小控制力矩陀螺的重量、外形尺寸與零組件數(shù)量，而且采用模塊化結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速制造、快速裝配與快速測(cè)試；本發(fā)明可保證框架轉(zhuǎn)子組件的質(zhì)心精確處于框架驅(qū)動(dòng)組件的旋轉(zhuǎn)中心，無需任何調(diào)整。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種模塊化微型控制力矩陀螺總體結(jié)構(gòu)，包括框架轉(zhuǎn)子組件、連接定位環(huán)、框架驅(qū)動(dòng)組件；框架轉(zhuǎn)子組件與框架驅(qū)動(dòng)組件通過連接定位環(huán)進(jìn)行定位與連接，確保框架轉(zhuǎn)子組件通過框架驅(qū)動(dòng)組件的旋轉(zhuǎn)中心。

所述框架轉(zhuǎn)子組件與框架驅(qū)動(dòng)組件為單端連接。

所述框架驅(qū)動(dòng)組件采用內(nèi)圈固定、外圈旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。

所述框架驅(qū)動(dòng)組件包括固定軸、旋轉(zhuǎn)殼、內(nèi)加載環(huán)、外加載環(huán)、旋轉(zhuǎn)殼鎖緊螺母、固定軸鎖緊螺母、軸承和框架電機(jī)；

框架驅(qū)動(dòng)組件的內(nèi)加載環(huán)、外加載環(huán)位于一對(duì)軸承之間，用于保證軸承的預(yù)載；旋轉(zhuǎn)殼鎖緊螺母與旋轉(zhuǎn)殼連接、固定軸鎖緊螺母與固定軸連接，用于軸承的軸向鎖緊；框架電機(jī)的外殼安裝在固定軸的內(nèi)部；旋轉(zhuǎn)殼、框架轉(zhuǎn)子組件通過螺釘與連接定位環(huán)連接；框架電機(jī)的輸出軸通過頂絲與框架轉(zhuǎn)子組件固定連接。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

(1)本發(fā)明中微型控制力矩陀螺采用模塊化結(jié)構(gòu)，由框架轉(zhuǎn)子組件、框架驅(qū)動(dòng)組件和連接定位環(huán)組成，各組成部分是獨(dú)立的模塊，具有完全互換性，可以獨(dú)立制造、獨(dú)立裝配和獨(dú)立測(cè)試，能夠?qū)崿F(xiàn)微型控制力矩陀螺的快速制造；

(2)本發(fā)明中微型控制力矩陀螺的框架電機(jī)安裝在固定軸內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕；框架轉(zhuǎn)子組件與框架驅(qū)動(dòng)組件為單端連接，有效減少了零組件數(shù)量。

(3)本發(fā)明中框架驅(qū)動(dòng)組件、框架轉(zhuǎn)子組件通過連接定位環(huán)定位與連接，確保框架轉(zhuǎn)子組件的質(zhì)心精確通過框架驅(qū)動(dòng)組件的旋轉(zhuǎn)中心，精度高，且無需調(diào)整，大大簡化了裝配過程。

附圖說明