[发明专利]一种四自由度双框架磁悬浮控制力矩陀螺

摘要

一种四自由度双框架磁悬浮控制力矩陀螺，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、内框框架芯轴、内框框架电机、内框框架、内框机械轴承、内框角位置传感器、内框导电滑环、外框框架芯轴、外框框架电机、外框框架、外框机械轴承、外框角位置传感器、外框导电滑环组成，四自由度磁轴承的主动部分控制转子的径向平动与偏转，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，从而提高了双框架控制力矩陀螺的寿命和控制精度。

主权项

一种四自由度双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)、内框框架芯轴(13)、内框框架电机(14)、内框框架(15)、内框机械轴承(16)、内框角位置传感器(17)、内框导电滑环(18)、外框框架芯轴(19)、外框框架电机(20)、外框框架(21)、外框机械轴承(22)、外框角位置传感器(23)、外框导电滑环(24)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)的两端与内框框架芯轴(13)相连，内框框架芯轴(13)通过内框机械轴承(16)与内框框架(15)固连，内框框架(15)的一端与内框框架电机(14)的定子部分相连，另一端与内框角位置传感器(17)的定子相连，内框角位置传感器(17)的定子与内框导电滑环(18)的静止部分相连；内框框架电机(14)的转子部分与内框框架芯轴(13)连接，内框角位置传感器(17)的转子以及内框导电滑环(18)的转动部分与另一端的内框框架芯轴(13)固连；内框框架(15)的两端与外框框架芯轴(19)相连，外框框架芯轴(19)通过外框机械轴承(22)与外框框架(21)固连，外框框架(21)的一端与外框框架电机(20)的定子部分相连，另一端与外框角位置传感器(23)的定子相连，外框角位置传感器(23)的定子与外框导电滑环(24)的静止部分相连；外框框架电机(20)的转子部分与外框框架芯轴(19)连接，外框角位置传感器(23)的转子以及外框导电滑环(24)的转动部分与另一端的外框框架芯轴(19)固连。