[實用新型]一種中空超聲電機驅動的小型框架式控制力矩陀螺

有效

• 申請號: 201820784097.3
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN208559786U
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 潘松;徐張凡;陳雷;唐洪權
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64G1/28
• 分類號: B64G1/28
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本實用新型公開了一種中空超聲電機驅動的小型框架式控制力矩陀螺，包含框架、動量輪、定子、定子線圈、第一至第四軸承、底座、編碼器和中空超聲電機；框架包含U型支架和軸部；動量輪轉軸的兩端分別通過第一軸承、第二軸承和U形支架對應連接；定子和動量輪同軸設置；底座上設有供框架軸部穿過的通孔；框架軸部通過第三軸承、第四軸承和底座的通孔相連；編碼器用于測量框架軸部的轉速；中空超聲電機的轉子采用柔性連接件和框架軸部的下端面固連，用于驅動框架軸部轉動。本實用新型專利控制力矩陀螺剛度高、固有頻率高、控制精度高，能夠滿足高精度中小型空間機動平臺的需要。

技術領域

本實用新型涉及空間機動平臺實現快速機動任務的航天執行機構，尤其涉及一種中空超聲電機驅動的小型框架式控制力矩陀螺。

背景技術

中小型衛星具有重量輕、體積小、可快速發射、在軌敏捷機動等特點。小型單框架控制力矩陀螺具有輸出力矩大，功耗低等優點，是空間機動平臺實現快速機動任務的理想航天執行機構。由于運載火箭發射對尺寸和重量有嚴格限制，以及單框架控制力矩陀螺以多組出現，要求單框架控制力矩陀螺體積小、重量輕，有滿足衛星敏捷激動需求的力矩輸出能力，現有的單框架控制力矩陀螺尚不能達到要求。

框架式控制力矩陀螺的優點是可以實現模塊化設計，低速組件和高速組件均可單獨設計并進行測試，而且高速組件可以借鑒現有的成熟的飛輪技術，結構緊湊，可靠度高。

超聲電機是一種新型電機，它利用了壓電材料的逆壓電效應，在壓電材料上施加交流信號產生交變電場，進而激發出壓電材料在超聲頻段內的振動，并將這一振動放大，通過摩擦作用轉換為電機轉子的運動，作為功率輸出并驅動其他負載。與傳統電機相比，超聲電機具有低轉速、大力矩、響應速度快、斷電自鎖、無電磁干擾等優點。采用超聲電機驅動的框架式控制力矩陀螺可以實現穩定的力矩輸出，頻帶較寬且響應快，在航空航天領域有著廣泛的應用前景。

但是，超聲電機的輸出性能受定轉子之間預壓力的影響較大，現有的控制力矩陀螺平臺均未考慮輸出力矩分量對電機輸出性能的影響從而導致的整機輸出力矩的影響。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種中空超聲電機驅動的小型框架式控制力矩陀螺。

本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種中空超聲電機驅動的小型框架式控制力矩陀螺，包含框架、動量輪、定子、定子線圈、第一至第四軸承、底座、編碼器和中空超聲電機；

所述框架包含U型支架和軸部，其中，所述U形支架包含兩個相互平行的側板和連接兩個側板的底板；所述軸部的上端面和U形支架底板的中心處固連，所述軸部用于帶動U型支架旋轉；

所述動量輪為橫截面呈工字型的飛輪，其轉軸兩端分別通過第一軸承、第二軸承和所述U形支架的兩個側板對應連接，使得所述動量輪能夠在U形支架內轉動；

所述定子呈圓環狀，定子套在所述動量輪的轉軸外、和U形支架的一個側板固定相連，定子和動量輪同軸設置；

所述定子線圈纏繞在定子上；

所述動量輪輪輞的內壁上均勻設有若干磁鋼；

所述底座上設有供所述框架軸部穿過的通孔；

所述框架軸部通過第三軸承、第四軸承和所述底座的通孔相連，其中，第三軸承、第四軸承的外圈和所述底座的通孔固連，第三軸承、第四軸承的內圈和所述框架的軸部固連；

所述編碼器的轉子部分和所述底座固連、定子部分和所述框架軸部固連，用于測量所述框架軸部的轉速；

所述中空超聲電機固定在所述底座上，其轉子和所述框架軸部的下端面固連，用于驅動所述框架軸部轉動。