[发明专利]一种四自由度单框架磁悬浮控制力矩陀螺

摘要

一种四自由度单框架磁悬浮控制力矩陀螺，可作为大型卫星、对地观测平台、空间站等大型航天器的姿态控制执行机构，由四自由度磁轴承、高速电机、径轴一体化传感器、径向传感器、上保护轴承、下保护轴承、芯轴、轮体、底座、上传感器检测环、下传感器检测环、壳体、框架芯轴、框架电机、框架、机械轴承、角位置传感器和导电滑环组成。四自由度磁轴承的主动部分控制陀螺转子的径向平动与偏转，陀螺转子的轴向平动通过四自由度磁轴承的被动部分实现。本发明各个组件布局紧凑，减小了体积和重量，减小了系统的噪声、体积和重量，消除了轴承摩擦力，从而提高了单框架控制力矩陀螺的寿命和控制精度。

主权项

一种四自由度单框架磁悬浮控制力矩陀螺，其特征在于：由四自由度磁轴承(1)、高速电机(2)、径轴一体化传感器(3)、径向传感器(4)、上保护轴承(5)、下保护轴承(6)、芯轴(7)、轮体(8)、底座(9)、上传感器检测环(10)、下传感器检测环(11)、壳体(12)、框架芯轴(13)、框架电机(14)、框架(15)、机械轴承(16)、角位置传感器(17)和导电滑环(18)组成，其中四自由度磁轴承(1)位于控制力矩陀螺的中部，其定子部分安装在芯轴(7)的中部，四自由度磁轴承(1)定子的上端为上保护轴承(5)，上保护轴承(5)也固定在芯轴(7)上，上保护轴承(5)的径向外侧为上传感器检测环(10)，上保护轴承(5)与上传感器检测环(10)之间形成径向保护间隙和轴向保护间隙，上传感器检测环(10)的径向外侧是径轴一体化传感器(3)，径轴一体化传感器(3)的径向探头和轴向探头与上传感器检测环(10)之间形成径向探测间隙和轴向探测间隙，径轴一体化传感器(3)通过传感器座与芯轴(7)固连；四自由度磁轴承(1)定子的下端为下保护轴承(6)，下保护轴承(6)也固定在芯轴(7)上，其径向外侧为下传感器检测环(11)，下保护轴承(6)和下传感器检测环(11)之间形成径向保护间隙，下传感器检测环(11)的径向外侧是径向传感器(4)，径向传感器(4)的探头与下传感器检测环(11)之间形成径向探测间隙，径向传感器(4)通过传感器座与底座(9)固连；四自由度磁轴承(1)的转子的径向外侧是轮体(8)，两者采用过盈配合，轮体(8)的下端安装有高速电机(2)的内转子铁心和外转子铁心，高速电机(2)的定子与内转子铁心和外转子铁心之间形成磁间隙，并通过连接板固定在底座(9)上，壳体(12)与底座(9)通过螺钉相连，用以将轮体密封起来；壳体(12)的两端与框架芯轴(13)相连，框架芯轴(13)通过机械轴承(16)与框架(15)固连，框架(15)的一端与框架电机(14)的定子部分相连，另一端与角位置传感器(17)的定子相连，角位置传感器(17)的定子与导电滑环(18)的静止部分相连；框架电机(14)的转子部分与框架芯轴(13)连接，角位置传感器(17)的转子以及导电滑环(18)的转动部分与另一端的框架芯轴(13)固连。