发明名称 一种大力矩磁悬浮飞轮
摘要 一种大力矩磁悬浮飞轮,可作为卫星、对地观测平台等航天器的姿态稳定和姿态机动的执行机构,主要由底座、密封罩、径向解耦锥形磁轴承组件、芯轴、转子组件、洛仑兹力磁轴承组件、电机组件和传感器组件等部件组成。其中芯轴位于轮体的中心,芯轴的径向外侧是定子组件,定子组件的径向外侧是转子组件,转子组件由轮缘和轮毂组成,洛伦兹力磁轴承组件由磁轴承定子部分和磁轴承转子部分构成,转接板连接芯轴、定子组件和电机定子,传感器组件由传感器壳和传感器组成。本发明各个组件布局合理、紧凑,不仅可以进行航天器的姿态稳定,而且利用磁悬浮飞轮的陀螺效应提供的较大控制力矩,可以实现航天器的姿态机动。
申请公布号 CN102303709B 申请公布日期 2013.08.07
申请号 CN201110253688.0 申请日期 2011.08.31
申请人 北京航空航天大学 发明人 汤继强;韩雪飞;房建成;王春娥;孙津济
分类号 B64G1/28(2006.01)I 主分类号 B64G1/28(2006.01)I
代理机构 北京科迪生专利代理有限责任公司 11251 代理人 成金玉
主权项 一种大力矩磁悬浮飞轮,由静止部分和转动部分组成,其特征在于:静止部分包括:底座(11)、密封罩(8)、芯轴(5)、轴套(13)、转接板(10)、保护轴承(6)、径向解耦锥形磁轴承组件(4)定子部分、洛伦兹力磁轴承组件(1)定子部分、传感器组件(12)和电机组件(9)定子部分;转动部分包括:轮缘(2)、轮毂(3)、限位套(7)、径向解耦锥形磁轴承组件(4)转子部分、洛伦兹力磁轴承组件(1)转子部分和电机组件(9)转子部分,芯轴(5)位于轮体的中心,固定在转接板(10)上,芯轴(5)上装有保护轴承(6)和轴套(13),保护轴承(6)的径向外侧是限位套(7),保护轴承(6)和限位套(7)在径向上形成径向保护间隙,在轴向上形成轴向保护间隙,限位套(7)的径向外侧是轮毂(3),轮毂(3)的径向外侧是轮缘(2),轴套(13)的径向外侧是径向解耦锥形磁轴承组件(4),所述的径向解耦锥形磁轴承组件(4)由定子部分和转子部分组成,其中定子部分包括定子导磁环(401)、上锥形定子(402)、定子隔磁环(403)、轴向上层线圈(404)、永磁体(405)、径向定子(406)、径向定子隔磁环(407)、径向线圈(408)、下锥形定子(409)以及轴向下层线圈(410),转子部分包括上锥形转子(411)、转子导磁环(412)、径向转子铁心(413)、转子隔磁环(414)、下锥形转子(415),其中永磁体(405)的外侧为径向定子(406),径向定子(406)共有两个,沿圆周方向正交放置,两个径向定子之间有径向定子隔磁环(407),各径向定子均由定子齿(419)和定子导磁轭(420)组成,径向定子齿上均绕有径向线圈(408),永磁体(405)的轴向上下两侧均为定子隔磁环(403),永磁体(405)与定子隔磁环(403)的径向内侧为定子导磁环(401),定子导磁环(401)的上下两端分别为上锥形定子(402)和下锥形定子(409),径向定子 (406)的外侧为径向转子铁心(413),径向定子(406)和径向转子铁心(413)之间为径向磁气隙(416),径向转子铁心(413)上下两侧为转子隔磁环(414),转子导磁环(412)安装在径向转子铁心(413)和转子隔磁环(414)的径向外侧,并将上锥形转子(411)和下锥形转子(415)连起来,上锥形定子(402)的外侧为上锥形转子(411),上锥形定子(402)和上锥形转子(411)之间为上锥形气隙(417),下锥形定子(409)的外侧为下锥形转子(415),下锥形定子(409)和下锥形转子(415)之间为下锥形气隙(418),上锥形定子(402)和下锥形定子(409)沿圆周方向均为整环结构,轴向上层线圈(404)和轴向下层线圈(410)分别套在上锥形定子(402)和下锥形定子(409)的内侧,径向解耦锥形磁轴承组件(4)定子部分固定在轴套(13)上,其转子部分安装在轮毂(3)上,径向解耦锥形磁轴承组件(4)的径向外侧是电机组件(9),电机组件(9)的定子部分与转接板(10)相连,其转子部分安装在轮毂(3)的内侧上,电机组件(9)的径向外侧是传感器组件(12),传感器组件(12)位于轮毂(3)和轮缘(2)构成的间隙内,固定于底座(11)上,传感器组件(12)的径向外侧是洛伦兹力磁轴承组件(1),所述的洛仑兹力磁轴承组件(1)由外转子、内转子和定子组成,外转子由外导磁环(101)、外磁钢一(102)、外磁钢二(115)、外隔环(103)及外压环(104)组成,其中外导磁环(101)位于外磁钢一(102)、外隔环(103)及外磁钢二(115)的径向外侧,外隔环(103)位于外磁钢一(102)和外磁钢二(115)的轴向中间,外压环(104)位于外导磁环(101)外磁钢二(115)的轴向下方,内转子由内导磁环(105)、内磁钢一(106)、内磁钢二(116)、内隔环(107)及内导磁环锁母(108)组成,其中内磁钢一(106)、内隔环(107)及内磁钢二(116)位于内导磁环(105)的径向外侧,内隔环(107)位于内磁钢一(106)及内磁钢二(116)的轴向中间,内导磁环锁母(108)位于内导磁环(105)及 内磁钢二(116)的轴向下方,定子由定子骨架(109)及定子外线圈(110、111、112、113)组成,定子位于内转子和外转子间隙内,洛伦兹力磁轴承组件(1)的定子部分安装在底座(11)上,其转子部分安装在轮缘(2)上,密封罩(8)安装在底座(11)上,底座(11)位于飞轮的最底部。
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