[發(fā)明專利]一種金字塔構(gòu)型四軸微納飛輪結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811157530.1
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109229425B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 齊明;武登云;周寧寧;楊磊;張鵬波;張紹衛(wèi);李剛;周剛;楊屹;來林;陳辰;劉占東;路宏;韓甜甜
• 申請（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: B64G1/28
• 分類號: B64G1/28;H02K1/18;H02K5/16;H02K7/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 徐輝

本發(fā)明涉及一種金字塔構(gòu)型四軸微納飛輪結(jié)構(gòu)，四個微納型飛輪分別通過其第一支架安裝在組合體整機基座上，成金字塔構(gòu)型，微納型飛輪角動量法線與安裝面法線夾角可根據(jù)需要任意設(shè)置；四個微納型飛輪由密封罩包覆；四路COTS器件驅(qū)動線路集成在一塊線路板上，對外電氣接口由一個接插件實現(xiàn)，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本。驅(qū)動線路置于真空密封腔另一側(cè)非密封腔內(nèi)，并由蓋板實現(xiàn)輻照防護，改善了散熱條件。此外，該結(jié)構(gòu)還減小了體積、重量；整機為長方體結(jié)構(gòu)，四個微納型飛輪由整機基座實現(xiàn)對整星機械接口，簡化了安裝方式，使用方便；軸承組件由一對軸承展開實現(xiàn)外圈或內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，減少了零件數(shù)量，簡化了組件結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種飛輪結(jié)構(gòu)，特別是一種用于航天器的金字塔構(gòu)型四軸微納飛輪結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

飛輪作為航天器的主要執(zhí)行機構(gòu)，通過其轉(zhuǎn)速變化輸出的力矩來保持航天器的姿態(tài)穩(wěn)定或?qū)崿F(xiàn)航天器的姿態(tài)控制。名稱為一種新型三軸集成微飛輪(專利號為CN104158340A)的專利，名稱為三軸集成微飛輪結(jié)構(gòu)(專利號為CN107380486A)的專利中，主要涉及三軸集成微飛輪結(jié)構(gòu)。

隨著微納衛(wèi)星工程的發(fā)展，對微納衛(wèi)星機動能力提出了更高的要求。為滿足上述要求，需要實現(xiàn)微納飛輪的機構(gòu)冗余，冗余飛輪構(gòu)型既可使系統(tǒng)具備更大機動能力，又可在部分微納飛輪失效時仍然提供任意方向力矩。在微納衛(wèi)星工程領(lǐng)域需考慮的機構(gòu)冗余飛輪結(jié)構(gòu)問題以上專利均沒有提及。然而這一微納飛輪結(jié)構(gòu)問題直接影響微納衛(wèi)星的應(yīng)用，因此解決好微納飛輪的機構(gòu)冗余結(jié)構(gòu)問題有著重要的實際意義。

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，提供了一種體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單的金字塔構(gòu)型四軸微納飛輪結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

提供一種四軸微納飛輪結(jié)構(gòu)，包括四個微納型飛輪、基座、支架結(jié)構(gòu)；

四個微納型飛輪分別通過一個支架結(jié)構(gòu)固定在基座上，四個微納型飛輪沿周向均勻分布，均向內(nèi)或向外傾斜一定角度。

優(yōu)選的，四個微納型飛輪向內(nèi)或向外傾斜角度的范圍均為0～90°。

優(yōu)選的，微納型飛輪包括電機定子、電機轉(zhuǎn)子和軸承支承結(jié)構(gòu)；軸承支承結(jié)構(gòu)通過一對軸承展開形成內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)或外圈旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子相對于電機定子的旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的，微納型飛輪包括電機定子、電機轉(zhuǎn)子和軸承支承結(jié)構(gòu)，支架結(jié)構(gòu)包括第一支架，第二支架；第一支架的傾斜表面用于固定電機定子，其上開有定位槽以安裝第一軸承，電機轉(zhuǎn)子通過其中軸下部安裝在第一軸承上；第二軸承安裝在電機轉(zhuǎn)子中軸上部，第二支架連接到第二軸承上，實現(xiàn)內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的，微納型飛輪包括電機定子、電機轉(zhuǎn)子和軸承支承結(jié)構(gòu)，支架結(jié)構(gòu)包括第一支架，第二支架；第一支架的傾斜表面用于固定電機定子，中間具有與傾斜表面垂直設(shè)置的支承軸，第一軸承和第二軸承安裝在支承軸上，并通過法蘭實現(xiàn)與電機轉(zhuǎn)子連接；第二支架連接到通過第二軸承階梯軸上端面，實現(xiàn)外圈旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的，還包括中心軸，固定在基座的中心，每個第二支架通過一個支臂連接到中心軸，支臂具有一定彎折角度，使得第二支架的中心軸與轉(zhuǎn)子的中心軸重合。

優(yōu)選的，根據(jù)微納型飛輪的傾斜角度要求，選擇第一支架傾斜表面的傾斜角度以及第二支架支臂的角度。

優(yōu)選的，還包括鎖緊螺母，旋入第二支架的內(nèi)部，壓緊第二軸承的外環(huán)。

優(yōu)選的，電機轉(zhuǎn)子中軸為階梯軸，下部與第一軸承的內(nèi)環(huán)尺寸匹配，上部與第二軸承的內(nèi)環(huán)尺寸匹配。

優(yōu)選的，還包括內(nèi)鎖緊螺母、外鎖緊螺母；外鎖緊螺母通過外螺紋旋入法蘭上部開口，將第二軸承的外環(huán)壓緊至第一軸承的外環(huán)；內(nèi)鎖緊螺母通過內(nèi)螺紋套設(shè)在支承軸上，將第二軸承的內(nèi)環(huán)壓緊至第一軸承的內(nèi)環(huán)。