CN103631280A

CN103631280A - 一种变惯量反作用飞轮

Info

Publication number: CN103631280A
Application number: CN201310613338.XA
Authority: CN
Inventors: 阮晓钢; 陈志刚; 张晓平; 魏若岩; 肖尧; 庞涛
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2014-03-12

Abstract

本发明涉及一种变惯量反作用飞轮，飞轮轴通过导向杆与飞轮外圈联接，飞轮轴通过深沟球轴承安装在支座上；支座固定在左壳体上；驱动电机固定在左壳体上，驱动电机轴通过平键与飞轮轴联接，驱动飞轮旋转；导向杆上设置有配重块，可以沿导向杆滑动；飞轮轴上安装有与飞轮轴线重合的导杆，在导杆上设置有滑块；滑块通过连杆与配重块联接，滑块另一端通过深沟球轴承与丝杠联接；右壳体与左壳体相对固定，贯通的丝杆电机安装在右壳体上，通过丝杠电机驱动丝杠做螺旋运动，丝杠带动滑块沿导杆滑动，进而驱动配重块沿导向杆滑动，从而调节飞轮机构的转动惯量；通过控制驱动电机的角速度和丝杠电机的回转角来控制变惯量反作用飞轮输出的反力矩。

Description

一种变惯量反作用飞轮

技术领域

本发明涉及一种反作用飞轮，属于用于姿态调节的反作用飞轮领域，尤其涉及一种变惯量反作用飞轮。

背景技术

反作用飞轮作为姿态调节关键部件在卫星、独轮机器人等航空器和机器人领域中得到了非常广泛地应用。在物体内部安装反作用飞轮，通过驱动反作用飞轮获得反力矩可以控制物体的姿态，物体在作快速大角度姿态机动时，一般需要较大反力矩；而在做高精度姿态调节时则需要很小的反力矩对姿态进行调节。由于反作用飞轮转速和电机控制精度的限制，一般提供大的反力矩，需要转动惯量大的反作用飞轮，反之需要转动惯量较小的反作用飞轮，变惯量反作用飞轮较好地满足了这一需求。现有变惯量反作用飞轮存在调节系统质量分布电机供电难度大、系统质量分布检测困难和能耗高的问题。为克服现有变惯量反作用飞轮的上述不足，本发明提供了一种变惯量反作用飞轮，其通过检测贯通丝杠电机的转动角度即可计算出反作用飞轮的转动惯量，通过控制电机的角加速度和贯通丝杠电机的转角控制反作用飞轮的输出反力矩，提高了飞轮的输出反力矩范围，且结构简单。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变惯量反作用飞轮，该变惯量反作用飞轮包括丝杠电机、丝杠、右壳体、螺钉a、飞轮外圈、配重块、左壳体、驱动电机、深沟球轴承a、滑块、飞轮轴、导向杆、螺钉b、支座、自锁螺母、螺钉c、深沟球轴承b、平键、导杆、销轴、防扭块、滑动轴承和连杆，其中驱动电机上设置有驱动电机轴，导向杆上设置有防扭槽；本发明通过控制电机的角加速度和贯通丝杠电机的转角控制反作用飞轮的输出反力矩，提高了飞轮的输出反力矩范围且结构简单。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种变惯量反作用飞轮，其飞轮轴通过导向杆与飞轮外圈连接，并通过螺钉b和防松螺母固定，飞轮轴通过深沟球轴承b安装在支座上；支座通过螺钉c和自锁螺母固定在左壳体上；驱动电机固定在左壳体上，驱动电机轴通过平键与飞轮轴连接，驱动飞轮旋转；导向杆上设置有配重块，在配重块和导向杆间设置有滑动轴承，在导向杆上设置有防扭槽，在配重块上设置有防扭块，配重块可以沿导向杆滑动；飞轮轴上安装有与飞轮轴线重合的导杆，在导杆上设置有滑块；在滑块和配重块上设置有销轴，滑块通过连杆与配重块连接，连杆可以绕销轴回转，滑块另一端通过深沟球轴承a与丝杠连接；右壳体通过螺钉a固定在左壳体上，贯通的丝杆电机安装在右壳体上，通过丝杠电机驱动丝杠做螺旋运动，丝杠带动滑块沿导杆滑动，进而驱动配重块沿导向杆滑动，从而调节飞轮机构的转动惯量。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

1、本发明通过贯通丝杠的旋转即可控制反作用飞轮的转动惯量，结构简单。

2、通过检测贯通丝杠电机的转动角度即可计算出反作用飞轮的转动惯量。

3、通过控制电机的角加速度和贯通丝杠电机的转角控制反作用飞轮的输出反力矩，扩大了飞轮的输出反力矩范围。

附图说明

图1为变惯量反作用飞轮结构图。

图2为变惯量反作用飞轮局部放大视图I。

图3为变惯量反正用飞轮局部放大视图II。

图中：1、丝杠电机，2、丝杠，3、右壳体，4、螺钉a，5、飞轮外圈，6、配重块，7、左壳体，8、驱动电机，9、深沟球轴承a，10、滑块，11、飞轮轴，12、导向杆，13、螺钉b，14、支座，15、自锁螺母，16、螺钉c，17、深沟球轴承b，18、平键，19、导杆，20、销轴，21、防扭块，22、滑动轴承，23、连杆，81、驱动电机轴，121、防扭槽。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示为变惯量反作用飞轮结构图，图2为变惯量反作用飞轮局部放大视图I，图3为变惯量反正用飞轮局部放大视图II，该变惯量反作用飞轮包括丝杠电机1、丝杠2、右壳体3、螺钉a4、轮外圈5、配重块6、左壳体7、驱动电机8、深沟球轴承a9、滑块10、飞轮轴11、导向杆12、螺钉b13、支座14、自锁螺母15、螺钉c16、深沟球轴承b17、平键18、导杆19、销轴20、防扭块21、滑动轴承22和连杆23，其中驱动电机8上设置有驱动电机轴81，导向杆12上设置有防扭槽121；飞轮轴11通过导向杆12与飞轮外圈5连接，并通过螺钉b13和防松螺母15固定，飞轮轴11通过深沟球轴承b17安装在支座14上；支座14通过螺钉c16和自锁螺母15固定在左壳体7上；驱动电机8固定在左壳体7上，驱动电机轴81通过平键18与飞轮轴11连接，驱动飞轮旋转；导向杆12上设置有配重块6，在配重块6和导向杆12间设置有滑动轴承22，在导向杆12上设置有防扭槽121，在配重块6上设置有防扭块21，配重块6可以沿导向杆12滑动；飞轮轴11上安装有与飞轮轴线重合的导杆19，在导杆19上设置有滑块10；在滑块10和配重块6上分别设置有销轴20，滑块10通过连杆23与配重块6连接，连杆23可以绕销轴20回转，滑块10另一端通过深沟球轴承a9与丝杠2连接；右壳体3通过螺钉a4固定在左壳体7上，贯通的丝杠电机1安装在右壳体3上，通过丝杠电机1驱动丝杠2做螺旋运动，丝杠2带动滑块10沿导杆19滑动，进而驱动配重块6沿导向杆12滑动，从而调节飞轮机构的转动惯量。

Claims

1.一种变惯量反作用飞轮，其特征在于：该变惯量反作用飞轮包括丝杠电机（1）、丝杠（2）、右壳体（3）、螺钉a（4）、飞轮外圈（5）、配重块（6）、左壳体（7）、驱动电机（8）、深沟球轴承a（9）、滑块（10）、飞轮轴（11）、导向杆（12）、螺钉b（13）、支座（14）、自锁螺母（15）、螺钉c（16）、深沟球轴承b（17）、平键（18）、导杆（19）、销轴（20）、防扭块（21）、滑动轴承（22）和连杆（23），其中驱动电机（8）上设置有驱动电机轴（81），导向杆（12）上设置有防扭槽（121）；飞轮轴（11）通过导向杆（12）与飞轮外圈（5）连接，并通过螺钉b（13）和防松螺母（15）固定，飞轮轴（11）通过深沟球轴承b（17）安装在支座（14）上；支座（14）通过螺钉c（16）和自锁螺母（15）固定在左壳体（7）上；驱动电机（8）固定在左壳体（7）上，驱动电机轴（81）通过平键（18）与飞轮轴（11）连接，驱动飞轮旋转；导向杆（12）上设置有配重块（6），在配重块（6）和导向杆（12）间设置有滑动轴承（22），在导向杆（12）上设置有防扭槽（121），在配重块（6）上设置有防扭块（21），配重块（6）可以沿导向杆（12）滑动；飞轮轴（11）上安装有与飞轮轴线重合的导杆（19），在导杆（19）上设置有滑块（10）；在滑块（10）和配重块（6）上分别设置有销轴（20），滑块（10）通过连杆（23）与配重块（6）连接，连杆（23）可以绕销轴（20）回转，滑块（10）另一端通过深沟球轴承a（9）与丝杠（2）连接；右壳体（3）通过螺钉a（4）固定在左壳体（7）上，贯通的丝杆电机（1）安装在右壳体（3）上，通过丝杠电机（1）驱动丝杠（2）做螺旋运动，丝杠2带动滑块10沿导杆（19）滑动，进而驱动配重块（6）沿导向杆（12）滑动，从而调节飞轮机构的转动惯量。