CN101792024A - 一种磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置 - Google Patents

Abstract

一种磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置，主要由飞轮系统、传动机构和杠杆式锁紧机构组成，传动机构和杠杆式锁紧机构处于飞轮转子内缘径向内侧下方，并通过紧固螺钉固定在飞轮底座上，飞轮系统主要由飞轮定子轴、飞轮转子及底座组成；传动机构主要由固定板、左轴承压环、导向板、丝杠蜗轮轴、左锁叉、右锁叉、蜗杆、上轴承压环、蜗杆大齿轮、电机小齿轮、电机及轴承组成；杠杆式锁紧机构主要由锁座、锁轴、锁母、锁杆、减振垫、解锁弹簧、钢丝绳及连接柱组成。本发明的锁紧装置保护了磁悬浮飞轮系统，具有可重复使用、易于控制、功耗小、可靠性高、锁紧力大、可以防止多余物的产生等优点。

Description

一种磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置，具有可重复使用、易于控制、功耗小、可靠性高、锁紧力大、可以防止多余物的产生等优点，可作为磁悬浮飞轮系统的保护装置。

背景技术

磁悬浮飞轮是一种新型的航天器姿态控制系统，与机械轴承支承的飞轮相比，在控制精度和使用寿命等方面具有明显优势，是高精度对地观测卫星姿态控制的理想惯性执行机构。由于磁悬浮飞轮工作时，转子不是采用机械轴承直接与定子刚性联接，而是在一定的磁保护间隙内弹性支撑。因此，必须采用额外的锁紧装置对其进行保护。发射段，飞轮系统存在较大的振动载荷，为了防止飞轮系统的损坏，需通过锁紧装置将飞轮锁紧；在轨运行段，则需解除飞轮原有的锁紧关系，使飞轮转子处于自由状态便于悬浮。

根据锁紧/解锁次数，磁悬浮飞轮锁紧装置可以分为一次性锁紧装置和可重复性锁紧装置。目前所使用的一次性锁紧装置主要有基于碳纤维复合材料和航空钢丝绳锁紧装置、楔形块-锥形轴承锁紧装置、螺杆-螺母锁紧装置。以上三种方案都采用火工品进行解锁，可靠性高，但只能一次性使用，不便于地面环境试验调试。由于磁悬浮飞轮发射前需通过一系列的环境试验(扫频振动、随机振动、冲击、离心、高低温、热循环等)，需经常对飞轮进行锁紧/解锁。此外卫星变轨时，为保护飞轮不受损坏，也需对其进行反复锁紧/解锁。目前所使用的可重复锁紧装置主要有气动锁紧装置、电磁锁紧装置、基于电机-弹片-钢丝绳锁紧装置。其中气动锁紧装置虽然可重复使用，但结构较复杂，并且需要气源，可靠性较差，体积大。专利申请号200810119968.0所述的电磁锁紧装置通过永磁磁场提供的永磁吸力保持锁紧，利用电磁磁场与永磁磁场的正向和反向叠加，对飞轮转子锁紧和解锁，实现了锁紧装置的重复性使用。但锁紧启动力与解锁间隙成反比，且解锁间隙不可调整，对锁紧装置的调试带来极大不便。工作时，一般在底座上沿圆周方向安装三至四个电磁锁紧装置，使得执行锁紧和执行解锁时，对电磁铁动作的同步性要求较高。专利申请号200910093150.0所述的电机-弹片-钢丝绳锁紧装置，利用弹片作为伸张机构，利用钢丝绳作为收缩机构，通过电机正/反向转动，驱使收缩机构将飞轮锁紧/伸张机构将飞轮释放，实现重复锁紧功能。由于弹片与飞轮转子外缘接触表面都为曲面，在锁紧状态接触面间存在Hertz接触，使得接触面的局部应力过大。此外在地面模拟发射的扫频振动和随机振动中，飞轮转子与弹片接触面间存在振幅为1～100μm的往复摩擦振动，使得飞轮转子与弹片接触表面有多余物产生。通常振幅小于300μm的往复摩擦振动就属于微动，而微动通常导致微动磨损和微动疲劳，并伴随着第三体多余物的产生。这种微动下产生的多余物，严重污染了磁悬浮飞轮系统的工作环境。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种可重复使用、易于控制、功耗小、可靠性高、锁紧力大，可以防止多余物的产生的磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置。

本发明的技术解决方案为：一种磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置，主要由飞轮系统、传动机构和杠杆式锁紧机构组成，其特征在于：飞轮系统主要包括：飞轮定子轴、飞轮转子及底座；传动机构主要包括：固定板、左轴承压环、导向板、丝杠蜗轮轴、左锁叉、右锁叉、蜗杆、上轴承压环、蜗杆大齿轮、电机小齿轮、电机、左轴承、右轴承、上轴承及下轴承；杠杆式锁紧机构主要包括：锁座、锁轴、锁母、锁杆、减振垫、解锁弹簧、钢丝绳、左连接柱及右连接柱；飞轮定子轴处于飞轮转子径向内侧，并固定在底座上，固定板位于飞轮转子下方，并通过螺钉固定在底座上，左轴承压环位于固定板左侧，并通过螺钉固定在固定板上，用于限制左轴承轴向移动，导向板位于固定板上端，并通过螺钉固定在固定板上，上轴承压环位于固定板上端，并通过螺钉固定在固定板上，蜗杆上端通过上轴承支承在上轴承压环内，其下端通过下轴承支承在固定板内，电机位于固定板的右侧，并通过螺钉安装于固定板上，丝杠蜗轮轴左、右端分别通过左轴承和右轴承支承在固定板两端，丝杠蜗轮轴右端为蜗轮端，左端为两段螺纹端，其右端蜗轮端位于蜗杆的外侧，并通过螺纹与蜗杆配合，其左端两段螺纹端通过螺纹与左锁叉和右锁叉螺纹连接，左锁叉和右锁叉上端位于导向板导向槽内，蜗杆大齿轮位于蜗杆的上端，并通过顶丝安装于蜗杆上，电机小齿轮位于电机的转轴端，并通过顶丝安装于电机轴端，其外侧通过轮齿与电机小齿轮配合；锁座、锁轴、锁母、锁杆、减振垫、解锁弹簧和钢丝绳位于飞轮转子内缘径向内侧下方，锁座上端具有两个用于安装锁轴的支座，并通过螺钉固定于底座上，锁轴通过锁母将其固定于锁座上，锁杆、减振垫、解锁弹簧位于锁座上端两支座间，锁杆上端与减振垫粘接在一起，锁杆与解锁弹簧相连，锁轴穿过锁杆中端内孔和解锁弹簧内孔，并同锁母一起将锁杆和解锁弹簧安装于锁座上，锁座下端通孔和锁杆下端内孔与钢丝绳相连，钢丝绳两端分别与左连接柱和右连接柱相连，左连接柱和右连接柱分别固定在左锁叉和右锁叉圆柱内孔内；解锁状态下，减振垫离飞轮转子内缘的最近距离形成解锁间隙；锁紧过程中，左锁叉与右锁叉在丝杠蜗轮轴上相向运动的距离，形成锁紧行程。

所述的丝杠蜗轮轴、左锁叉、右锁叉、蜗杆、蜗杆大齿轮、电机小齿轮、锁座、锁轴、锁杆、左轴承、右轴承、上轴承和下轴承均镀二硫化钼，镀层厚度为1～2μm。所述的锁座和锁杆为铝合金或钢材料。所述的锁轴为钢或铜合金材料。所述的减振垫为真空下长期使用环境温度为-30℃～250℃且厚度为1～2mm的橡胶，如氟橡胶或硅橡胶材料。所述的减振垫通过冷粘工艺将其粘接在锁杆上表面。所述的丝杠蜗轮轴与左锁叉和右锁叉配合的两段螺纹旋向相反，螺距相同，且都为梯形螺纹。所述的蜗杆大齿轮和电机小齿轮为硬质不锈钢材料，其齿轮为直齿，模数为0.5～1。

上述方案的原理是：如图1所示，当需要对磁悬浮飞轮进行锁紧时，控制系统控制电机14正向转动，并通过电机小齿轮13和蜗杆大齿轮12一级减速增力机构放大输出力矩后，带动蜗杆10正向转动，经丝杠蜗轮轴7和蜗杆10二级减速增力机构放大输出力矩后，带动丝杠蜗轮轴7正向转动，由于固定板4和导向板6共同限制了左锁叉8和右锁叉9的转动自由度，从而带动左锁叉8和右锁叉9沿丝杠蜗轮轴7相向平动，使得钢丝绳117所在圆的圆周长减小，从而缩小钢丝绳117所在圆的半径，同时钢丝绳117拉紧锁杆114下端，使锁杆114下端圆孔所在圆的半径减小，并驱动锁杆114绕锁轴112正向转动，并压缩解锁弹簧116，同时使锁杆114上端减振垫115挺靠飞轮转子2内缘表面，将飞轮转子2锁紧。电机14断电后，由于蜗杆10螺纹升角小于蜗杆10螺纹与丝杠蜗轮轴7蜗轮齿面间的摩擦角，丝杠蜗轮轴7上两段旋向相反的螺纹的螺纹升角都小于丝杠蜗轮轴7螺纹与左锁叉8和右锁叉9螺纹间的摩擦角，即会产生二重自锁，从而维持锁紧装置的锁紧状态。

如图1所示，当需要对磁悬浮飞轮进行解锁时，控制系统控制电机14反向转动，并通过电机小齿轮13和蜗杆大齿轮12一级减速增力机构放大输出力矩后，带动蜗杆10反向转动，经丝杠蜗轮轴7和蜗杆10二级减速增力机构放大输出力矩后，带动丝杠蜗轮轴7反向转动，由于固定板4和导向板6共同限制了左锁叉8和右锁叉9的转动自由度，从而带动左锁叉8和右锁叉9沿丝杠蜗轮轴7反向平动，从而将钢丝绳117松开，受压解锁弹簧116通过自身恢复扭矩，使得锁杆114绕锁轴112反向转动，从而使锁杆114上端减振垫115离开飞轮转子2内表面，实现飞轮的解锁。由于解锁后解锁弹簧还具有一定的恢复扭矩，从而维持机构的解锁状态，使得飞轮系统能够正常工作。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明由于采用电机作为执行机构，与可重复电磁锁紧装置相比，其锁杆转动行程可以调节，即解锁间隙和锁紧行程可调，具有调试方便、可靠性高优点，与可重复电机-弹片-钢丝绳锁紧装置相比，其杠杆式锁紧机构利用杠杆原理，能够输出更大的锁紧力，同时采用氟橡胶减振垫后，可以有效地防止微动磨损和微动疲劳的发生，从而抑制了固体多余物的产生。

附图说明

图1为本发明技术解决方案的磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置结构示意图；

图2为本发明技术解决方案的磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置的蜗杆、蜗杆大齿轮、电机小齿轮、电机连接截面图；

图3为本发明技术解决方案的磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置的导向板、丝杠蜗轮轴、蜗杆大齿轮连接截面图；

图4为本发明技术解决方案的磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置的传动机构示意图；

图4(a)为本发明技术解决方案的磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置的传动机构结构示意图；

图4(b)为本发明技术解决方案的磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置的传动机构截面示意图；

图5为本发明技术解决方案的磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置的杠杆式锁紧机构结构示意图；图5a为本发明技术解决方案的磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置的杠杆式锁紧机构三维结构示意图；图5b为本发明技术解决方案的磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置的杠杆式锁紧机构在锁紧状态截面示意图；图5c为本发明技术解决方案的磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置的杠杆式锁紧机构在解锁状态截面示意图；

图6为本发明技术解决方案的锁座结构示意图；

图7为本发明技术解决方案的锁杆结构示意图；

图8为本发明技术解决方案的磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置的钢丝绳截面示意图；

图9为本发明技术解决方案的蜗杆主视图；

图10为本发明技术解决方案的丝杠蜗轮轴主视图；

图11为本发明技术解决方案的左锁叉示意图；图11a为本发明技术解决方案的左锁叉结构示意图；图11b为本发明技术解决方案的左锁叉主视图；图11c为本发明技术解决方案的左锁叉剖视图；

图12为本发明技术解决方案的右锁叉示意图；图12a为本发明技术解决方案的右锁叉结构示意图；图12b为本发明技术解决方案的右锁叉主视图；图12c为本发明技术解决方案的右锁叉剖视图；

图13为本发明技术解决方案的蜗杆大齿轮示意图；

图14为本发明技术解决方案的电机小齿轮示意图；

图15为本发明技术解决方案的固定板示意图；

图16为本发明技术解决方案的杠杆式锁紧机构安装示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明主要由飞轮系统、传动机构和杠杆式锁紧机构组成，其特征在于：飞轮系统主要包括：飞轮定子轴1、飞轮转子2及底座3；传动机构主要包括：固定板4、左轴承压环5、导向板6、丝杠蜗轮轴7、左锁叉8、右锁叉9、蜗杆10、上轴承压环11、蜗杆大齿轮12、电机小齿轮13、电机14、左轴承15A、右轴承15B、上轴承15C及下轴承15D；杠杆式锁紧机构主要包括：锁座111、锁轴112、锁母113、锁杆114、减振垫115、解锁弹簧116、钢丝绳117、左连接柱118A及右连接柱118B；飞轮定子轴1处于飞轮转子2径向内侧，并固定在底座3上，固定板4位于飞轮转子2下方，并通过螺钉固定在底座3上，左轴承压环5位于固定板4左侧，并通过螺钉固定在固定板4上，用于限制左轴承15A轴向移动，导向板6位于固定板4上端，并通过螺钉固定在固定板4上，丝杠蜗轮轴7左、右端分别通过左轴承15A和右轴承15B支承在固定板4两端，上轴承压环11位于固定板4上端，并通过螺钉固定在固定板4上，蜗杆10上端通过上轴承15C支承在上轴承压环11内，其下端通过下轴承15D支承在固定板4内，电机14位于固定板4的右侧，并通过螺钉安装于固定板4上，丝杠蜗轮轴7左、右端分别通过左轴承15A和右轴承15B支承在固定板4两端，丝杠蜗轮轴7右端为蜗轮端，左端为两段螺纹端，其右端蜗轮端位于蜗杆10的外侧，并通过螺纹与蜗杆10配合，其左端两段螺纹端通过螺纹与左锁叉8和右锁叉9螺纹连接，左锁叉8和右锁叉9上端位于导向板6导向槽内，蜗杆大齿轮12位于蜗杆10的上端，并通过顶丝安装于蜗杆10上，电机小齿轮13位于电机14的转轴端，并通过顶丝安装于电机14轴端，其外侧通过轮齿与电机小齿轮13配合；锁座111、锁轴112、锁母113、锁杆114、减振垫115、解锁弹簧116和钢丝绳117位于飞轮转子2内缘径向内侧下方，锁座111上端具有两个用于安装锁轴112的支座，并通过螺钉固定于底座3上，锁轴112通过锁母113将其固定于锁座111上，锁杆114、减振垫115、解锁弹簧116位于锁座111上端两支座间，锁杆114上端与减振垫115粘接在一起，锁杆114与解锁弹簧116相连，锁轴112穿过锁杆114中端内孔和解锁弹簧116内孔，并同锁母113一起将锁杆114和解锁弹簧116安装于锁座111上，锁座111下端通孔和锁杆114下端内孔与钢丝绳117相连，钢丝绳117两端分别与左连接柱118A和右连接柱118B相连，左连接柱118A和右连接柱118B分别固定在左锁叉8和右锁叉9圆柱内孔内；解锁状态下，减振垫115离飞轮转子2内缘的最近距离形成解锁间隙；锁紧过程中，左锁叉8与右锁叉9在丝杠蜗轮轴7上相向运动的距离，形成锁紧行程。在具体应用时，本发明所述的磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置的杠杆式锁紧机构一般需要6至12个均布在磁悬浮飞轮转子的圆周方向，实现对磁悬浮飞轮的锁紧和解锁功能。

图2为本发明中蜗杆10、蜗杆大齿轮12、电机小齿轮13、电机14连接截面示意图，上轴承压环11位于固定板4上端，并通过螺钉固定在固定板4上，上轴承15C和下轴承15D位于蜗杆10上、下端，蜗杆10上、下端分别通过上轴承15C和下轴承15D与上轴承压环11和固定板4相连，蜗杆大齿轮12位于蜗杆10的上端，并通过顶丝安装于蜗杆10上，其外侧通过轮齿与电机小齿轮13配合，电机小齿轮13位于电机14的转轴端，并通过顶丝安装于电机14轴端，电机14位于固定板4的右侧，并通过螺钉安装于固定板4上，蜗杆大齿轮12和电机小齿轮13的齿轮精度为7～9级，电机安装精度在φ0.008mm～φ0.015mm之间。

图3为本发明中导向板6、丝杠蜗轮轴7、蜗杆10、蜗杆大齿轮12连接截面图，导向板6位于固定板4上端，并通过螺钉固定在固定板4上，丝杠蜗轮轴7位于导向板6的下方，其外边缘通过螺纹与蜗杆10配合，上轴承压环11位于固定板4上端，并通过螺钉固定在固定板4上，上轴承15C和下轴承15D位于蜗杆10上、下端，蜗杆10上、下端分别通过上轴承15C和下轴承15D与上轴承压环11和固定板4相连，蜗杆大齿轮12位于蜗杆10的上端，并通过顶丝安装于蜗杆10上。

图4为本发明中传动机构示意图，图4(a)为本发明中传动机构结构示意图，图4(b)为本发明中传动机构截面示意图。

当需要对磁悬浮飞轮进行锁紧时，控制系统控制电机14正向转动，并通过电机小齿轮13和蜗杆大齿轮12一级减速增力机构放大输出力矩后，带动蜗杆10正向转动，经丝杠蜗轮轴7和蜗杆10二级减速增力机构放大输出力矩后，带动丝杠蜗轮轴7正向转动，由于固定板4和导向板6共同限制了左锁叉9和右锁叉8的转动自由度，从而带动左锁叉9和右锁叉8沿丝杠蜗轮轴7相向平动。

当需要对磁悬浮飞轮进行解锁时，控制系统控制电机14反向转动，并通过电机小齿轮13和蜗杆大齿轮12一级减速增力机构放大输出力矩后，带动蜗杆10反向转动，经丝杠蜗轮轴7和蜗杆10二级减速增力机构放大输出力矩后，带动丝杠蜗轮轴7反向转动，由于固定板4和导向板6共同限制了左锁叉9和右锁叉8的转动自由度，从而带动左锁叉9和右锁叉8沿丝杠蜗轮轴7反向平动。

图5为本发明中杠杆式锁紧机构结构示意图，图5(a)为本发明中杠杆式锁紧机构三维结构示意图，图5(b)为本发明中杠杆式锁紧机构在锁紧状态截面示意图，图5(c)为本发明中杠杆式锁紧机构在解锁状态截面示意图，锁轴112穿过锁杆114中端内孔和解锁弹簧116内孔，并同锁母113一起将锁杆114和解锁弹簧116安装于锁座111上，减振垫115粘接在锁杆114上表面，钢丝绳117穿过锁座111下端通孔和锁杆114下端内孔。执行锁紧时，通过钢丝绳117拉紧锁杆114下端，使锁杆114下端圆孔所在圆的半径减小，并驱动锁杆114绕锁轴112正向转动，并压缩解锁弹簧116，同时使锁杆114上端减振垫115挺靠飞轮转子2内缘下表面，将飞轮转子2锁紧；执行解锁时，钢丝绳117将锁杆114松开，受压解锁弹簧116通过自身恢复扭矩，使得锁杆114绕锁轴112反向转动，锁杆114上端减振垫115离开飞轮转子2内缘下表面，将飞轮转子2解锁。

图6为本发明中锁座111结构示意图，其两端各有一个带有安装孔的支座，用于支承安装锁轴112，下端具有一个环形孔，供钢丝绳117穿过，其材料为铝合金或钢材料，表面需镀二硫化钼，镀层厚度为1～2μm。

图7为本发明中锁杆114结构示意图，其上端面用于粘接减振垫115，中端孔与锁轴112相连，下端孔供钢丝绳117穿过，其材料为铝合金或钢材料，表面需镀二硫化钼，镀层厚度为1～2μm。

图8为本发明中钢丝绳117装备体截面示意图，左连接柱118A和右连接柱118B位于钢丝绳117两端，并通过压缩机将其固定在钢丝绳117两端。

图9为本发明中蜗杆10主视图，其上端大齿轮安装柱面与蜗杆大齿轮12配合，上轴承安装柱面和下轴承安装柱面分别与上轴承15C和下轴承15D相连，中部螺纹与丝杠蜗轮轴7蜗轮端配合，其材料为硬质不锈钢，轴面模数为1，旋线方向为右旋，具有较高精度等级，且其螺旋线升角不大于蜗杆8螺纹与丝杠蜗轮轴7轮齿啮合面间的摩擦角，表面需镀二硫化钼，镀层厚度为1～2μm。

图10为本发明中丝杠蜗轮轴7结构示意图，其两端左轴承安装柱面和右轴承安装柱面分别与左轴承15A和右轴承15B相连，左端蜗轮与蜗杆10螺纹配合，其蜗轮端面模数为1，齿数在24个左右，其右端两段螺纹旋向相反，分别与左锁叉8和右锁叉9螺纹配合，且左段螺纹直径大于右段螺纹直径，表面需镀二硫化钼，镀层厚度为1～2μm。

图11为本发明中左锁叉8示意图，图11(a)为本发明中左锁叉8结构示意图，图11(b)为本发明中左锁叉8主视图，图11(c)为本发明中左锁叉8剖视图，其下端孔与左连接柱118A配合，用于安装钢丝绳，中部螺纹孔与丝杠蜗轮轴7左段螺纹配合，表面需镀二硫化钼，镀层厚度为1～2μm。

图12为本发明中右锁叉9示意图，图12(a)为本发明中右锁叉9结构示意图，图12(b)为本发明中右锁叉9主视图，图12(c)为本发明中右锁叉9剖视图，其下端孔与右连接柱118B配合，用于安装钢丝绳，中部螺纹孔与丝杠蜗轮轴7右段螺纹配合，表面需镀二硫化钼，镀层厚度为1～2μm。

图13为本发明技术解决方案的蜗杆大齿轮12示意图，其材料为硬质不锈钢材料，其轮齿为直齿，齿轮模数为0.5～1，表面需镀二硫化钼，镀层厚度为1～2μm，其上端通过顶丝安装于蜗杆10上。

图14为本发明技术解决方案的电机小齿轮13示意图，其材料为硬质不锈钢材料，其轮齿为直齿，齿轮模数为0.5～1，表面需镀二硫化钼，镀层厚度为1～2μm，其上端通过顶丝安装于电机14轴上。

图15为本发明技术解决方案的固定板4示意图，其材料为铝合金或钢材料，分别通过左轴承孔、右轴承孔、下轴承孔与左轴承15A、右轴承15B、下轴承15D连接，其左端通过左轴承压环螺纹孔与左轴承压环5连接，上端通过上轴承压环螺纹孔与上轴承压环11连接，右端通过电机螺纹孔和电机安装齿口与电机14连接。

图16为本发明技术解决方案的执行机构和杠杆式锁紧机构与底座1的安装位置示意图，执行机构和杠杆式锁紧机构沿底座3周向分布，并通过紧固螺钉紧固在底座3上，实际上，一般沿底座圆周方向均匀布置6～12个杠杆式锁紧机构，本实施例采用11个杠杆式锁紧机构，传动机构位于其中两个杠杆式锁紧机构间。

总之，本发明的锁紧装置保护了磁悬浮飞轮系统，具有可重复使用、易于控制、功耗小、可靠性高、锁紧力大、可以防止多余物的产生等优点。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置，主要由飞轮系统、传动机构和杠杆式锁紧机构组成，其特征在于：飞轮系统主要包括：飞轮定子轴(1)、飞轮转子(2)及底座(3)；传动机构主要包括：固定板(4)、左轴承压环(5)、导向板(6)、丝杠蜗轮轴(7)、左锁叉(8)、右锁叉(9)、蜗杆(10)、上轴承压环(11)、蜗杆大齿轮(12)、电机小齿轮(13)、电机(14)、左轴承(15A)、右轴承(15B)、上轴承(15C)及下轴承(15D)杠杆式锁紧机构主要包括：锁座(111)、锁轴(112)、锁母(113)、锁杆(114)、减振垫(115)、解锁弹簧(116)、钢丝绳(117)、左连接柱(118A)及右连接柱(118B)；飞轮定子轴(1)处于飞轮转子(2)径向内侧，并固定在底座(3)上，固定板(4)位于飞轮转子(2)下方，并通过螺钉固定在底座(3)上，左轴承压环(5)位于固定板(4)左侧，并通过螺钉固定在固定板(4)上，用于限制左轴承(15A)轴向移动，导向板(6)位于固定板(4)上端，并通过螺钉固定在固定板(4)上，上轴承压环(11)位于固定板(4)上端，并通过螺钉固定在固定板(4)上，蜗杆(10)上端通过上轴承(15C)支承在上轴承压环(11)内，其下端通过下轴承(15D)支承在固定板(4)内，电机(14)位于固定板(4)的右侧，并通过螺钉安装于固定板(4)上，丝杠蜗轮轴(7)左、右端分别通过左轴承(15A)和右轴承(15B)支承在固定板(4)两端，丝杠蜗轮轴(7)右端为蜗轮端，左端为两段螺纹端，其右端蜗轮端位于蜗杆(10)的外侧，并通过螺纹与蜗杆(10)配合，其左端两段螺纹端通过螺纹与左锁叉(8)和右锁叉(9)螺纹连接，左锁叉(8)和右锁叉(9)上端位于导向板(6)导向槽内，蜗杆大齿轮(12)位于蜗杆(10)的上端，并通过顶丝安装于蜗杆(10)上，电机小齿轮(13)位于电机(14)的转轴端，并通过顶丝安装于电机(14)轴端，其外侧通过轮齿与电机小齿轮(13)配合；锁座(111)、锁轴(112)、锁母(113)、锁杆(114)、减振垫(115)、解锁弹簧(116)和钢丝绳(117)位于飞轮转子(2)内缘径向内侧下方，锁座(111)上端具有两个用于安装锁轴(112)的支座，并通过螺钉固定于底座(3)上，锁轴(112)通过锁母(113)将其固定于锁座(111)上，锁杆(114)、减振垫(115)、解锁弹簧(116)位于锁座(111)上端两支座间，锁杆(114)上端与减振垫(115)粘接在一起，锁杆(114)与解锁弹簧(116)相连，锁轴(112)穿过锁杆(114)中端内孔和解锁弹簧(116)内孔，并同锁母(113)一起将锁杆(114)和解锁弹簧(116)安装于锁座(111)上，锁座(111)下端通孔和锁杆(114)下端内孔与钢丝绳(117)相连，钢丝绳(117)两端分别与左连接柱(118A)和右连接柱(118B)相连，左连接柱(118A)和右连接柱(118B)分别固定在左锁叉(8)和右锁叉(9)圆柱内孔内；解锁状态下，减振垫(115)离飞轮转子(2)内缘的最近距离形成解锁间隙；锁紧过程中，左锁叉(8)与右锁叉(9)在丝杠蜗轮轴(7)上相向运动的距离，形成锁紧行程。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置，其特征在于：所述的丝杠蜗轮轴(7)、左锁叉(8)、右锁叉(9)、蜗杆(10)、蜗杆大齿轮(12)、电机小齿轮(13)、锁座(111)、锁轴(112)、锁杆(114)、左轴承(15A)、右轴承(15B)、上轴承(15C)和下轴承(15D)均镀二硫化钼，镀层厚度为1～2μm。

3.根据权利要求1所述的一种磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置，其特征在于：所述的锁座(111)和锁杆(114)为铝合金或钢材料。

4.根据权利要求1所述的一种磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置，其特征在于：所述的锁轴(112)为钢或铜合金材料。

5.根据权利要求1所述的一种磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置，其特征在于：所述的减振垫(115)为真空下长期使用环境温度为-30℃～250℃且厚度为1～2mm的橡胶，如氟橡胶或硅橡胶材料。

6.根据权利要求1所述的一种磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置，其特征在于：所述的减振垫(115)通过冷粘工艺将其粘接在锁杆(114)上表面。

7.根据权利要求1所述的一种磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置，其特征在于：所述的丝杠蜗轮轴(7)与左锁叉(8)和右锁叉(9)配合的两段螺纹旋向相反，螺距相同，且都为梯形螺纹。

8.根据权利要求1所述的一种磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置，其特征在于：所述的蜗杆大齿轮(12)和电机小齿轮(13)为硬质不锈钢材料，其齿轮为直齿，模数为0.5～1。

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