详情

原文传递一种磁悬浮控制力矩陀螺高速转子装置

专利名称：	一种磁悬浮控制力矩陀螺高速转子装置
摘要：	本发明公开了一种磁悬浮控制力矩陀螺高速转子装置，该装置包括飞轮、三自由度一体化磁轴承、高速电机、陀螺房、保护轴承、径向位移传感器、轴向位移传感器和端盖。其中飞轮、高速电机转子部分、三自由度一体化磁轴承转子部分组成装置的转子组件，陀螺房、高速电机定子部分、三自由度一体化磁轴承定子部分和端盖组成定子组件，转子组件和定子组件之间通过高速电机实现转子高速旋转，为陀螺输出力矩提供角动量。本发明通过对称布置的两个三自由度一体化磁轴承支撑实现转子径向和轴向非接触稳定悬浮，使得磁轴承支撑系统布局紧凑，减小装置的体积和重量，而且能缩短转子轴向长度，有利于获得更高的转子固有频率以及更高的转速。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京航空航天大学
发明人：	韩邦成;叶向阳;郑世强;李海涛;刘刚
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910739081.X
公开号：	CN110435931A
代理机构：	北京科迪生专利代理有限责任公司
代理人：	杨学明;安丽
分类号：	B64G1/28(2006.01);B;B64;B64G;B64G1
申请人地址：	100191北京市海淀区学院路37号
主权项：	1.一种磁悬浮控制力矩陀螺高速转子装置，其特征在于：主要由飞轮(1)、三自由度一体化磁轴承(2)、高速电机(3)、陀螺房(4)、保护轴承(5)、径向位移传感器(6)、轴向位移传感器(7)和端盖(8)组成，其中飞轮(1)、高速电机(3)转子部分、三自由度一体化磁轴承(2)转子部分组成装置的转子组件，陀螺房、高速电机定子部分、三自由度一体化磁轴承定子部分和端盖组成定子组件，转子组件和定子组件之间通过高速电机(3)实现转子高速旋转，同时通过三自由度一体化磁轴承(2)支撑实现非接触稳定悬浮，高速电机(3)需要成对使用并对称安装在飞轮(1)轮体两侧，高速电机(3)的内转子和外转子与飞轮(1)轮体固连，定子通过螺钉与陀螺房(4)相连，三自由度一体化磁轴承(2)也需要成对使用并对称布置在飞轮(1)轴向两侧，其定子部分与陀螺房(4)通过过盈配合固连，转子部分与飞轮(1)轴端通过过盈配合固连，径向位移传感器(6)布置在三自由度一体化磁轴承(2)的轴向外侧，通过径向传感器座用螺钉与陀螺房(4)固连，径向位移传感器(6)探头与飞轮(1)圆周面之间形成径向探测间隙，保护轴承(5)组件位于径向位移传感器(6)外侧，通过轴承座与陀螺房(4)固连，保护轴承(5)固定于轴承座内，其轴承外圈与飞轮(1)轴肩形成轴向保护间隙，轴承内圈与飞轮(1)圆周面形成径向保护间隙；轴向位移传感器(7)通过螺钉固定在轴承座上，其轴向位移传感器(7)探头与飞轮(1)端面形成轴向探测间隙。 2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮控制力矩陀螺高速转子装置，其特征在于：所述的三自由度一体化磁轴承(2)为永磁偏置、电磁控制的混合式磁轴承。 3.根据权利要求2所述的一种磁悬浮控制力矩陀螺高速转子装置，其特征在于：所述的三自由度一体化磁轴承(2)包括定子和转子两部分，其中定子部分由定子铁心(21)、径向线圈(22)、径向导磁环(23)、永磁体(24)、上轴向导磁环(25)、下轴向导磁环(26)、轴向线圈(27)组成，转子部分由转子铁心(28)、转子导磁套(29)组成，永磁体(24)位于径向导磁环(23)和上轴向导磁环(25)之间，将径向磁轴承和轴向磁轴承集成为一体，永磁体(24)的上方是径向导磁环(23)，径向导磁环(23)的内部是定子铁心(21)，定子铁心(21)的磁极上绕有径向线圈(22)，转子铁心(28)位于定子铁心(21)的内部，同转子导磁套(29)通过过盈配合固连，转子导磁套(29)位于转子铁心(28)内侧，与飞轮(1)通过过盈配合固连。 4.根据权利要求3所述的一种磁悬浮控制力矩陀螺高速转子装置，其特征在于：所述永磁体(24)为圆环结构，采用轴向充磁工艺，同时为三自由度一体化磁轴承(2)的径向部分和轴向部分提供偏置磁场，永磁体(24)由整环导磁材料制成，或者由4个、8个或12个永磁圆弧段拼接而成。 5.根据权利要求3所述的一种磁悬浮控制力矩陀螺高速转子装置，其特征在于：所述定子铁心(21)和转子铁心(28)采用导磁性能良好的软磁材料冲压叠制而成，定子铁心(21)由4个磁极组成，每个定子铁心(21)的磁极上绕有径向线圈(22)，径向线圈(22)中的电流为独立控制，定子铁心(21)磁极内表面和转子铁心(28)外表面在径向留有一定气隙，形成径向磁间隙。 6.根据权利要求3所述的一种磁悬浮控制力矩陀螺高速转子装置，其特征在于：所述上轴向导磁环(25)、下轴向导磁环(26)和转子导磁套(29)由实心软磁材料制成。 7.根据权利要求3所述的一种磁悬浮控制力矩陀螺高速转子装置，其特征在于：所述转子导磁套(29)下端带有推力盘，该推力盘与下轴向导磁环(26)在轴向形成磁间隙，转子导磁套(29)与上轴向导磁环(25)在径向形成磁间隙。
所属类别：	发明专利