[发明专利]一种五自由度磁悬浮飞轮

摘要

一种五自由度磁悬浮飞轮，可作为卫星、对地观测平台、空间望远镜等航天器的姿态控制执行机构，由磁轴承、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、下传感器检测环和壳体组成。五自由度磁悬浮飞轮中的径向磁轴承控制飞轮转子的两个径向平动，轴向磁轴承控制飞轮转子的轴向平动与两个径向偏转运动。本发明各个组件布局紧凑，减小了体积和重量，消除了机械轴承飞轮的转速过零摩擦力和机械磨损，提高了飞轮的输出力矩和控制精度。

主权项

1.一种五自由度磁悬浮飞轮，其特征在于：由径向磁轴承(1)、上轴向磁轴承(2)、下轴向磁轴承(3)、高速电机(4)、径轴一体化传感器(5)、径向传感器(6)、上保护轴承(7)、下保护轴承(8)、芯轴(9)、轮体(10)、底座(11)、上轴向推力盘(12)、下轴向推力盘(13)、壳体(14)组成，其中芯轴(9)位于壳体(14)的中心，径向磁轴承(1)的定子部分套放在芯轴(9)上，径向磁轴承(1)定子部分的上端是上轴向磁轴承(2)，上轴向磁轴承(2)由八个轴向磁轴承定子单元组成，每个轴向磁轴承定子单元呈“E”字型，上轴向磁轴承(2)的上端是上保护轴承(7)，上轴向磁轴承(2)和上保护轴承(7)均固定在芯轴(9)上，上保护轴承(7)的径向外侧是上轴向推力盘(12)，上轴向推力盘(12)上存在“山”字型凹槽，上保护轴承(7)与上轴向推力盘(12)之间形成径向保护间隙和轴向保护间隙，上轴向推力盘(12)径向外侧是径轴一体化传感器(5)，其中上轴向推力盘(12)与径轴一体化传感器(5)的径向探头之间形成径向探测间隙，上轴向推力盘(12)与径轴一体化传感器(5)的轴向探头之间形成轴向探测间隙，径轴一体化传感器(5)通过传感器座与芯轴(9)固连；径向磁轴承(1)定子的下端是下轴向磁轴承(3)，下轴向磁轴承(3)由八个轴向磁轴承定子单元组成，每个轴向磁轴承定子单元呈“E”字型，下轴向磁轴承(3)的下端为下轴向推力盘(13)，下轴向推力盘(13)上存在“山”字型凹槽，下轴向推力盘(13)的下端为下保护轴承(8)，下轴向磁轴承(3)和下保护轴承(8)也固定在芯轴(9)上，下保护轴承(8)和下轴向推力盘(13)之间形成径向保护间隙和轴向保护间隙，下轴向推力盘(13)的径向外侧是径向传感器(6)，下轴向推力盘(13)与径向传感器(6)的探头部分之间形成径向探测间隙，径向传感器(6)通过传感器座与底座(11)固连，底座(11)通过连接板固定高速电机(4)定子部分，高速电机(4)定子的外侧为外转子铁心，内侧为内转子铁心，外转子铁心和内转子铁心均安装在轮体(10)的下部，高速电机(4)的定子分别与内转子铁心和外转子铁心之间形成内侧磁间隙和外侧磁间隙，轮体(10)内侧固连径向磁轴承(1)的转子部分，两者采用过盈配合，轮体(10)的外部是壳体(14)，壳体(14)与底座(11)通过螺钉连接将轮体密封。