CN104908978A - 一种五自由度陀螺房结构 - Google Patents

Abstract

一种五自由度陀螺房结构，主要由电机轴、单径向磁轴承、可重复式锁紧机构、轴向磁轴承、电机、上陀螺房、码盘轴、下陀螺房、径向电涡流传感器探头、转子外轮毂、下保护轴承盖、轴向电涡流传感器探头、转子内轮毂组成，其中磁悬浮轴承采用一个单径向磁轴承，用于控制转子的径向平动和转动。可重复式锁紧机构采用火工拔销器实现航天器在轨运行时转子的解锁，同时采用可手动调整松紧的活动螺纹卡头结构，方便地面人员多次安装调试。轴向和径向电涡流传感器探头固定安装在陀螺房内部且一体化，分别用于检测高速转子的轴向位移和径向位移。本发明中陀螺房传感器一体化设计以及采用单径向磁轴承使得陀螺结构简化、体积减小、重量减轻、可靠性更高。

Description

一种五自由度陀螺房结构

技术领域

本发明涉及一种五自由度陀螺房结构，主要用于控制力矩陀螺等惯性执行机构的高速旋转部件。

背景技术

随着航天器任务的多样化，航天器的姿态需要更高精度、更高稳定度的控制。双框架磁悬浮控制力矩陀螺是航天器控制系统的执行部件之一，能够根据航天器姿态控制信号，通过伺服控制系统改变高速转子角动量的方向，从而输出陀螺力矩控制航天器的姿态。

高速转子具有六个刚体自由度，三个x、y、z方向的平动和绕x、y、z轴的转动，五自由度陀螺中z轴转动由电机控制，其余的五个自由度由磁轴承控制，如专利200710065050.8所述的一种永磁偏置外转子径向磁轴承和专利200710065049.5所述的一种永磁偏置内转子径向磁轴承径向跨距小，需要成对安装，现有技术中，通常径向磁轴承成对安装，用于控制高速转子的径向平动和转动。成对安装时需要有较高的同轴度、安装精度，多次装拆不方便。若采用径向跨距大、各磁极独立控制的径向磁轴承，通过调整线圈电流控制转子的径向平动和转动，则陀螺体积减小、质量减轻、功耗降低、安装误差减小。

在航天器发射阶段需要将飞轮锁紧，航天器在轨运行时需要将飞轮解锁。因此需要一种可重复式锁紧机构。如专利200910093150.0所述的一种磁悬浮飞轮用可重复锁紧装置，其主要由飞轮系统、传动系统和锁紧机构组成，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、上轴承压环、电机、蜗杆、联轴节、蜗轮、固定柱、锁叉、球形螺母、蜗轮蜗杆及轴承组成，锁紧机构主要由弹片座、弹片、弹片体、小柱、钢丝绳及连接柱组成，该锁紧装置结构复杂，需要电机及其控制系统，同时传动装置增加了锁紧机构的体积。

为了精确控制转子的五个自由度，需要用传感器检测出转子的径向位移和轴向位移。如专利200610011276.5所述的径向/轴向集成一体化电涡流传感器，其由径向位移探头、轴向位移探头、前置处理器、电源信号输出引线组成，其中4个径向探头分别探测相互垂直的X和Y方向位移信号，另外两个轴向探头探测Z方向位移信号，该传感器依靠装配关系装在陀螺房内部，结构较为复杂。若采用传感器陀螺房一体化那么便能够大大简化结构，减轻重量，同时方便调试。

因此，现有结构采用成对安装径向磁轴承，结构复杂，成对安装需要较高的安装精度且多次拆装不方便，现有结构中采用的可重复式锁紧机构需要电机等动力设备以及控制系统，结构复杂，体积较大，现有结构中采用的传感器依靠装配关系固定在陀螺房内部，结构复杂，体积较大，重量较重。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种五自由度陀螺房结构，采用可重复式锁紧机构方便地面人员进行安装调试，采用单径向磁轴承和陀螺房传感器一体化结构使得陀螺结构简化、体积减小、重量减轻、可靠性提高。

本发明的技术解决方案是：一种五自由度陀螺房结构，由以下部分组成：电机轴、单径向磁轴承、可重复式锁紧机构、轴向磁轴承、电机、上陀螺房、上保护轴承盖、第一深沟球轴承、轴承垫圈、基准镜、基准镜压板、上传感器壳、码盘轴、下陀螺房、下传感器壳、径向电涡流传感器探头、转子外轮毂、第二深沟球轴承、定子锁母、径向磁轴承安装套、下保护轴承盖、外锁母、轴向电涡流传感器探头、转子内轮毂、轴向磁轴承定子螺纹环组成。上陀螺房与下陀螺房轴向相对，上陀螺房与下陀螺房径向外侧装有电机轴与码盘轴，电机轴和码盘轴安装在框架上，电机轴与码盘轴轴线共线，且轴线与上陀螺房轴线垂直；上陀螺房呈T形状，上陀螺房的轴上装有径向磁轴承安装套，径向磁轴承安装套径向外侧安装有单径向磁轴承；单径向磁轴承轴向一侧有上保护轴承盖、轴承垫圈、轴向磁轴承定子螺纹环、第一深沟球轴承，其中第一深沟球轴承安装在上陀螺房上，且第一深沟球轴承外圈与上保护轴承盖之间形成径向保护间隙，轴承垫圈挡住第一深沟球轴承内圈，轴承垫圈内侧有轴向磁轴承定子螺纹环；用于防止第一深沟球轴承轴向窜动，单径向磁轴承另一侧有外锁母、下保护轴承盖、第二深沟球轴承、定子锁母，其中外锁母轴向外侧为下保护轴承盖，第二深沟球轴承与下保护轴承盖之间形成径向保护间隙，定子锁母挡住第二深沟球轴承内圈，用于防止第二深沟球轴承轴向窜动，当转子扭转时，上保护轴承盖与第一深沟球轴承和下保护轴承盖与第二深沟球轴承将会接触碰撞以此保护转子不受损伤；单径向磁轴承沿径向外侧依次有转子内轮毂、电机、转子外轮毂、可重复式锁紧机构，转子外轮毂轴向两侧各有一个轴向磁轴承；轴向磁轴承分为转子和定子部分，两个轴向磁轴承定子部分与轴向磁轴承转子相对，一个位于上陀螺房上，一个位于下陀螺房上；轴向磁轴承径向内侧有四个轴向电涡流传感器探头，四个轴向电涡流传感器探头沿圆周方向均匀固定安装在上陀螺房的±X、±Y方向上，且与转子外轮毂之间形成轴向探测间隙；一共有八个径向电涡流传感器探头，其中四个径向电涡流传感器探头沿圆周方向均匀固定安装在上陀螺房的±X、±Y方向上，另外四个径向电涡流传感器探头沿圆周方向均匀固定安装在下陀螺房的±X、±Y方向上，八个径向电涡流传感器探头径向位于转子内轮毂外侧且与之形成径向探测间隙；上陀螺房轴向外侧有上传感器壳，下陀螺房轴向外侧有下传感器壳，上传感器壳与下传感器壳的内部空间均用于放置控制电路板；上陀螺房内侧有可重复式锁紧机构，可重复式锁紧机构由以下部分组成：锁紧弹片体、锁紧钢丝、螺纹卡头、活动螺纹卡头、固定螺纹卡头、火工拔销器，锁紧钢丝由钢丝绕制成一个圆环，其接头部分一端固定连接螺纹卡头，另一端固定连接固定螺纹卡头，螺纹卡头与固定螺纹卡头外侧有活动螺纹卡头，活动螺纹卡头与螺纹卡头形成螺纹配合，锁紧钢丝圆环内侧某一位置有火工拔销器，锁紧钢丝上面均匀布置六个锁紧弹片体，六个锁紧弹片体沿圆周方向均匀固定于上陀螺房上，当活动螺纹卡头与螺纹卡头螺纹旋紧时，锁紧钢丝收缩，使得锁紧弹片体紧贴转子外轮毂，此时可重复式锁紧机构处于锁紧状态，当活动螺纹卡头与螺纹卡头螺纹旋松时，锁紧钢丝放松，使得锁紧弹片体远离转子外轮毂，此时可重复式锁紧机构处于解锁状态。可重复式锁紧机构可多次在锁紧与解锁状态之间切换，方便地面人员进行安装调试。当航天器在轨运行时，火工拔销器工作，拔出圆柱销，解除锁紧关系。上陀螺房轴向外侧有基准镜、基准镜压板，基准镜通过基准镜压板安装在上陀螺房轴向外侧。

所述单径向磁轴承由单径向磁轴承定子部分和单径向磁轴承转子部分组成，其中，单径向磁轴承定子部分由径向磁轴承定子磁钢、径向磁轴承定子导磁环、径向磁轴承定子叠层、径向磁轴承定子线圈组成，径向磁轴承定子磁钢两侧依次有径向磁轴承定子导磁环、径向磁轴承定子叠层，径向磁轴承定子叠层上缠绕有径向磁轴承定子线圈；单径向磁轴承定子部分位于单径向磁轴承转子部分内部，且两者之间留有轴承间隙。单径向磁轴承转子部分由径向磁轴承转子叠层、径向磁轴承转子磁屏蔽环、径向磁轴承转子导磁环、径向磁轴承转子磁钢、径向磁轴承转子套筒组成，径向磁轴承转子磁钢轴向外侧各有一个径向磁轴承导磁环，径向磁轴承转子导磁环呈L状，径向磁轴承导磁环与径向磁轴承磁钢内侧有径向磁轴承套筒，径向磁轴承导磁环径向内侧有径向磁轴承转子叠层、径向磁轴承转子磁屏蔽环，且径向磁轴承转子叠层位于径向磁轴承转子磁屏蔽环轴向外侧。

所述电机由以下部分组成：电机外转子磁屏蔽环、电机外转子锁母、电机外转子、电机外转子磁钢、电机定子、电机内转子、电机内转子锁母。电机定子呈L状，固定安装在下陀螺房上，电机定子沿径向内侧有电机内转子和电机内转子锁母，且电机内转子锁母沿轴向通过螺纹将电机内转子固定在转子内轮毂上，电机定子沿径向外侧有电机外转子磁屏蔽环、电机外转子锁母、电机外转子、电机外转子磁钢，电机外转子磁钢沿径向外侧有电机外转子，且电机外转子磁钢与电机外转子沿轴向外侧依次有电机外转子锁母、电机外转子磁屏蔽环，电机外转子磁钢与电机外转子通过电机外转子锁母固定安装在转子外轮毂上，电机外转子磁钢与电机内转子沿径向方向相对。

所述轴向磁轴承由以下部分组成：轴向磁轴承定子、轴向磁轴承定子线圈、轴向磁轴承定子磁钢、轴向磁轴承定子导磁环、轴向磁轴承转子。其中，轴向磁轴承定子有凹槽，轴向磁轴承定子线圈放置于凹槽内，轴向磁轴承定子沿轴向内侧依次有轴向磁轴承定子磁钢与轴向磁轴承定子导磁环，且轴向磁轴承定子磁钢与轴向磁轴承定子导磁环位于轴向磁轴承定子线圈径向内侧，轴向磁轴承定子与轴向磁轴承转子沿轴向相对，且两者之间留有一定的磁间隙。

所述径向电涡流传感器探头用于检测径向间隙，轴向电涡流传感器探头用于检测轴向间隙，从而实现对轴承的精确控制，四个轴向电涡流传感器探头和四个径向电涡流传感器探头通过胶固定安装在上陀螺房上，即形成一体，另外四个径向电涡流传感器探头通过胶固定安装在下陀螺房上，即形成一体，安装调试时不用将电涡流传感器探头与上陀螺房或下陀螺房分离，整体结构得到简化。

本发明的原理是：本发明中的五自由度陀螺房结构采用单径向磁轴承，通过控制输入线圈电流大小来调整径向磁轴承气隙大小，从而控制高速转子的径向平动与转动。采用一对轴向磁轴承，通过控制线圈电流大小来调整轴向磁轴承气隙大小，从而控制高速转子的轴向平动和转动。其中轴向位移通过四个安装在上陀螺房上的轴向电涡流传感器探头进行检测，径向平动和转动通过八个径向电涡流传感器探头进行检测。轴向和径向电涡流传感器探头都固定安装在陀螺房内部，陀螺房传感器一体化使得陀螺结构简单、体积减小、可靠性较高。

采用可重复式锁紧机构可实现地面调试时多次旋紧和解锁，通过拧紧或旋松活动螺纹卡头实现转子、陀螺房整体以及内框架的锁紧或者解锁，发射时可重复式锁紧机构锁紧，在轨运行时，通过火工拔销器解除锁紧关系，使得转子处于自由状态以便于转子悬浮，同时解锁使得陀螺房整体和框架绕各自旋转轴旋转。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明一种五自由度陀螺房结构，采用单径向磁轴承，其径向跨距大且各磁极独立控制，通过调整线圈电流控制转子的径向平动和转动。与现有采用一对径向磁轴承技术相比，具有体积小、质量轻、功耗小、安装误差小等优点。同时本发明采用可重复式锁紧机构可实现地面人员多次手动安装调试，采用火工拔销器实现航天器在轨运行时转子的解锁。同时本发明中轴向电涡流传感器探头和径向电涡流传感器探头固定安装在陀螺房内部，分别用于检测磁轴承转子与定子之间的轴向和径向间隙。因此，与现有陀螺房结构相比，陀螺房传感器一体化具有使陀螺结构简化、体积减小、重量减轻、可靠性高的优点。

附图说明

图1为本发明陀螺房总体截面图。

图2为本发明可重复式锁紧机构立体图。

图3为本发明可重复式锁紧机构装配立体图。

图4为本发明单径向磁轴承截面图。

图5为本发明电机截面图。

图6为本发明轴向磁轴承截面图。

图7为本发明上陀螺房与传感器探头装配立体图。

图8为本发明下陀螺房与传感器探头装配立体图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本发明由以下部分组成：电机轴2、单径向磁轴承3、可重复式锁紧机构4、轴向磁轴承5、电机6、上陀螺房7、上保护轴承盖8、第一深沟球轴承9、轴承垫圈11、基准镜12、基准镜压板13、上传感器壳14、码盘轴15、下陀螺房16、下传感器壳17、径向电涡流传感器探头18、转子外轮毂19、第二深沟球轴承20、定子锁母21、径向磁轴承安装套22、下保护轴承盖23、外锁母24、轴向电涡流传感器探头25、转子内轮毂26、轴向磁轴承定子螺纹环27组成。上陀螺房7与下陀螺房16轴向相对，上陀螺房7与下陀螺房16径向外侧装有电机轴2与码盘轴15，电机轴2和码盘轴15安装在框架1上，电机轴2与码盘轴15轴线共线，且轴线与上陀螺房7轴线垂直；上陀螺房7呈T形状，上陀螺房7的轴上装有径向磁轴承安装套22，径向磁轴承安装套22径向外侧安装有单径向磁轴承3；单径向磁轴承3轴向一侧有上保护轴承盖8、轴承垫圈11、轴向磁轴承定子螺纹环27、第一深沟球轴承9，其中第一深沟球轴承9安装在上陀螺房7上，且第一深沟球轴承9外圈与上保护轴承盖8之间形成径向保护间隙，轴承垫圈11挡住第一深沟球轴承9内圈，用于防止第一深沟球轴承9轴向窜动，轴承垫圈11内侧有轴向磁轴承定子螺纹环27；单径向磁轴承3另一侧有外锁母24、下保护轴承盖23、第二深沟球轴承20、定子锁母21，其中外锁母24轴向外侧为下保护轴承盖23，第二深沟球轴承20与下保护轴承盖23之间形成径向保护间隙，定子锁母21挡住第二深沟球轴承20内圈，用于防止第二深沟球轴承20轴向窜动，当转子扭转时，上保护轴承盖8与第一深沟球轴承9和下保护轴承盖23与第二深沟球轴承20将会接触碰撞以此保护转子不受损伤；单径向磁轴承3沿径向外侧依次有转子内轮毂26、电机6、转子外轮毂19、可重复式锁紧机构4，转子外轮毂19轴向两侧各有一个轴向磁轴承5；轴向磁轴承5分为转子和定子部分，两个轴向磁轴承5定子部分与轴向磁轴承5转子相对，一个位于上陀螺房7上，一个位于下陀螺房16上；轴向磁轴承5径向内侧有四个轴向电涡流传感器探头25，四个轴向电涡流传感器探头25沿圆周方向均匀固定安装在上陀螺房7的±X、±Y方向上，且与转子外轮毂19之间形成轴向探测间隙；一共有八个径向电涡流传感器探头18，其中四个径向电涡流传感器探头18沿圆周方向均匀固定安装在上陀螺房7的±X、±Y方向上，另外四个径向电涡流传感器探头18沿圆周方向均匀固定安装在下陀螺房16的±X、±Y方向上，八个径向电涡流传感器探头18径向位于转子内轮毂26外侧且与之形成径向探测间隙；上陀螺房7轴向外侧有上传感器壳14，下陀螺房16轴向外侧有下传感器壳17，上传感器壳14与下传感器壳17的内部空间均用于放置控制电路板；上陀螺房7内侧有可重复式锁紧机构4，可重复式锁紧机构4由以下部分组成：锁紧弹片体40、锁紧钢丝41、螺纹卡头42、活动螺纹卡头43、固定螺纹卡头44、火工拔销器45，锁紧钢丝41由钢丝绕制成一个圆环，其接头部分一端固定连接螺纹卡头42，另一端固定连接固定螺纹卡头44，螺纹卡头42与固定螺纹卡头44外侧有活动螺纹卡头43，活动螺纹卡头43与螺纹卡头42形成螺纹配合，锁紧钢丝41圆环内侧某一位置有火工拔销器45，锁紧钢丝41上面均匀布置六个锁紧弹片体40，六个锁紧弹片体40沿圆周方向均匀固定于上陀螺房7上，当活动螺纹卡头43与螺纹卡头42螺纹旋紧时，锁紧钢丝41收缩，使得锁紧弹片体40紧贴转子外轮毂19，此时可重复式锁紧机构4处于锁紧状态，当活动螺纹卡头43与螺纹卡头42螺纹旋松时，锁紧钢丝41放松，使得锁紧弹片体40远离转子外轮毂19，此时可重复式锁紧机构4处于解锁状态。可重复式锁紧机构4可多次在锁紧与解锁状态之间切换，方便地面人员进行安装调试。当航天器在轨运行时，火工拔销器45工作，拔出圆柱销，解除锁紧关系。上陀螺房7轴向外侧有基准镜12、基准镜压板13，基准镜12通过基准镜压板13安装在上陀螺房7轴向外侧。

如图4所示，单径向磁轴承3由径向磁轴承定子部分和径向磁轴承转子部分组成，其中，径向磁轴承定子部分由径向磁轴承定子磁钢31、径向磁轴承定子导磁环32、径向磁轴承定子叠层33、径向磁轴承定子线圈34组成，径向磁轴承定子磁钢31两侧依次有径向磁轴承定子导磁环32、径向磁轴承定子叠层33，径向磁轴承定子叠层33上缠绕有径向磁轴承定子线圈34；单径向磁轴承3定子部分位于单径向磁轴承3转子部分内部，且两者之间留有轴承间隙。单径向磁轴承3转子部分由径向磁轴承转子叠层35、径向磁轴承转子磁屏蔽环36、径向磁轴承转子导磁环37、径向磁轴承转子磁钢38、径向磁轴承转子套筒39组成，径向磁轴承转子磁钢38轴向外侧各有一个径向磁轴承导磁环37，径向磁轴承转子导磁环37呈L状，径向磁轴承导磁环37与径向磁轴承磁钢38内侧有径向磁轴承套筒39，径向磁轴承导磁环37径向内侧有径向磁轴承转子叠层35、径向磁轴承转子磁屏蔽环36，且径向磁轴承转子叠层35位于径向磁轴承转子磁屏蔽环36轴向外侧。当转子发生平动或者扭转时，通过调整单径向磁轴承3两端的±X或±Y方向上的电流控制转子所受电磁力，从而实现转子高速稳定转动。

如图5所示，电机6由以下部分组成：电机外转子磁屏蔽环61、电机外转子锁母62、电机外转子63、电机外转子磁钢64、电机定子65、电机内转子66、电机内转子锁母67。电机定子65呈L状，固定安装在下陀螺房16上，电机定子65沿径向内侧有电机内转子66和电机内转子锁母67，且电机内转子锁母67沿轴向通过螺纹将电机内转子66固定在转子内轮毂26上，电机定子65沿径向外侧有电机外转子磁屏蔽环61、电机外转子锁母62、电机外转子63、电机外转子磁钢64，电机外转子磁钢64沿径向外侧有电机外转子63，且电机外转子磁钢64与电机外转子63沿轴向外侧依次有电机外转子锁母62、电机外转子磁屏蔽环61，电机外转子磁钢64与电机外转子63通过电机外转子锁母62固定安装在转子外轮毂19上，电机外转子磁钢64与电机内转子66沿径向方向相对。

如图6所示，轴向磁轴承5由以下部分组成：轴向磁轴承定子51、轴向磁轴承定子线圈52、轴向磁轴承定子磁钢53、轴向磁轴承定子导磁环54、轴向磁轴承转子55。其中，轴向磁轴承定子51有凹槽，轴向磁轴承定子线圈52放置于凹槽内，轴向磁轴承定子51沿轴向内侧依次有轴向磁轴承定子磁钢53与轴向磁轴承定子导磁环54，且轴向磁轴承定子磁钢53与轴向磁轴承定子导磁环54位于轴向磁轴承定子线圈52径向内侧，轴向磁轴承定子51与轴向磁轴承转子55沿轴向相对，且两者之间留有一定的磁间隙。

如图7、图8所示，径向电涡流传感器探头18用于检测径向间隙，轴向电涡流传感器探头25用于检测轴向间隙，从而实现对轴承的精确控制，四个轴向电涡流传感器探头25和四个径向电涡流传感器探头18通过胶固定安装在上陀螺房7上，即形成一体，另外四个径向电涡流传感器探头18通过胶固定安装在下陀螺房16上，即形成一体，安装调试时不用将电涡流传感器探头与上陀螺房7或下陀螺房16分离，整体结构得到简化。

上传感器壳14与下传感器壳17内放置控制电路板，上传感器壳14位于上陀螺房7外侧，下传感器壳17位于下陀螺房16外侧。

基准镜12通过基准镜压板13安装在上陀螺房7轴向外侧。

Claims (5)

1.五自由度陀螺房结构，其特征在于：由电机轴(2)、单径向磁轴承(3)、可重复式锁紧机构(4)、轴向磁轴承(5)、电机(6)、上陀螺房(7)、上保护轴承盖(8)、第一深沟球轴承(9)、轴承垫圈(11)、基准镜(12)、基准镜压板(13)、上传感器壳(14)、码盘轴(15)、下陀螺房(16)、下传感器壳(17)、径向电涡流传感器探头(18)、转子外轮毂(19)、第二深沟球轴承(20)、定子锁母(21)、径向磁轴承安装套(22)、下保护轴承盖(23)、外锁母(24)、轴向电涡流传感器探头(25)、转子内轮毂(26)、轴向磁轴承定子螺纹环(27)组成；上陀螺房(7)与下陀螺房(16)轴向相对，上陀螺房(7)与下陀螺房(16)径向外侧装有电机轴(2)与码盘轴(15)，电机轴(2)和码盘轴(15)安装在框架(1)上，电机轴(2)与码盘轴(15)轴线共线，且轴线与上陀螺房(7)轴线垂直；上陀螺房(7)呈T形状，上陀螺房(7)的轴上装有径向磁轴承安装套(22)，径向磁轴承安装套(22)径向外侧安装有单径向磁轴承(3)；单径向磁轴承(3)轴向一侧有上保护轴承盖(8)、轴承垫圈(11)、轴向磁轴承定子螺纹环(27)、第一深沟球轴承(9)，其中第一深沟球轴承(9)安装在上陀螺房(7)上，且第一深沟球轴承(9)外圈与上保护轴承盖(8)之间形成径向保护间隙，轴承垫圈(11)挡住第一深沟球轴承(9)内圈，用于防止第一深沟球轴承(9)轴向窜动，轴承垫圈(11)内侧有轴向磁轴承定子螺纹环(27)；单径向磁轴承(3)另一侧有外锁母(24)、下保护轴承盖(23)、第二深沟球轴承(20)、定子锁母(21)，其中外锁母(24)轴向外侧为下保护轴承盖(23)，第二深沟球轴承(20)与下保护轴承盖(23)之间形成径向保护间隙，定子锁母(21)挡住第二深沟球轴承(20)内圈，用于防止第二深沟球轴承(20)轴向窜动，当转子扭转时，上保护轴承盖(8)与第一深沟球轴承(9)和下保护轴承盖(23)与第二深沟球轴承(20)将会接触碰撞以此保护转子不受损伤；单径向磁轴承(3)沿径向外侧依次有转子内轮毂(26)、电机(6)、转子外轮毂(19)、可重复式锁紧机构(4)，转子外轮毂(19)轴向两侧各有一个轴向磁轴承(5)；轴向磁轴承(5)分为转子和定子部分，两个轴向磁轴承(5)定子部分与轴向磁轴承(5)转子相对，一个位于上陀螺房(7)上，一个位于下陀螺房(16上)；轴向磁轴承(5)径向内侧有四个轴向电涡流传感器探头(25)，四个轴向电涡流传感器探头(25)沿圆周方向均匀固定安装在上陀螺房(7)的±X、±Y方向上，且与转子外轮毂(19)之间形成轴向探测间隙；一共有八个径向电涡流传感器探头(18)，其中四个径向电涡流传感器探头(18)沿圆周方向均匀固定安装在上陀螺房(7)的±X、±Y方向上，另外四个径向电涡流传感器探头(18)沿圆周方向均匀固定安装在下陀螺房(16)的±X、±Y方向上，八个径向电涡流传感器探头(18)径向位于转子内轮毂(26)外侧且与之形成径向探测间隙；上陀螺房(7)轴向外侧有上传感器壳(14)，下陀螺房(16)轴向外侧有下传感器壳(17)，上传感器壳(14)与下传感器壳(17)的内部空间均用于放置控制电路板；上陀螺房(7)内侧有可重复式锁紧机构(4)，可重复式锁紧机构(4)由以下部分组成：锁紧弹片体(40)、锁紧钢丝(41)、螺纹卡头(42)、活动螺纹卡头(43)、固定螺纹卡头(44)、火工拔销器(45)，锁紧钢丝(41)由钢丝绕制成一个圆环，其接头部分一端固定连接螺纹卡头(42)，另一端固定连接固定螺纹卡头(44)，螺纹卡头(42)与固定螺纹卡头(44)外侧有活动螺纹卡头(43)，活动螺纹卡头(43)与螺纹卡头(42)形成螺纹配合，锁紧钢丝(41)圆环内侧某一位置有火工拔销器(45)，锁紧钢丝(41)上面均匀布置六个锁紧弹片体(40)，六个锁紧弹片体(40)沿圆周方向均匀固定于上陀螺房(7)上，当活动螺纹卡头(43)与螺纹卡头(42)螺纹旋紧时，锁紧钢丝(41)收缩，使得锁紧弹片体(40)紧贴转子外轮毂(19)，此时可重复式锁紧机构(4)处于锁紧状态，当活动螺纹卡头(43)与螺纹卡头(42)螺纹旋松时，锁紧钢丝(41)放松，使得锁紧弹片体(40)远离转子外轮毂(19)，此时可重复式锁紧机构(4)处于解锁状态；可重复式锁紧机构(4)可多次在锁紧与解锁状态之间切换，方便地面人员进行安装调试；当航天器在轨运行时，火工拔销器(45)工作，拔出圆柱销，解除锁紧关系，上陀螺房(7)轴向外侧有基准镜(12)、基准镜压板(13)，基准镜(12)通过基准镜压板(13)安装在上陀螺房(7)轴向外侧。

2.根据权利要求1所述的五自由度陀螺房结构，其特征在于：所述的单径向磁轴承(3)由单径向磁轴承(3)定子部分和单径向磁轴承(3)转子部分组成，其中，单径向磁轴承3定子部分由径向磁轴承定子磁钢(31)、径向磁轴承定子导磁环(32)、径向磁轴承定子叠层(33)、径向磁轴承定子线圈(34)组成，径向磁轴承定子磁钢(31)两侧依次有径向磁轴承定子导磁环(32)、径向磁轴承定子叠层(33)，径向磁轴承定子叠层(33)上缠绕有径向磁轴承定子线圈(34)；单径向磁轴承(3)定子部分位于单径向磁轴承(3)转子部分内部，且两者之间留有轴承间隙；单径向磁轴承(3)转子部分由径向磁轴承转子叠层(35)、径向磁轴承转子磁屏蔽环(36)、径向磁轴承转子导磁环(37)、径向磁轴承转子磁钢(38)、径向磁轴承转子套筒(39)组成，径向磁轴承转子磁钢(38)轴向外侧各有一个径向磁轴承导磁环(37)，径向磁轴承转子导磁环(37)呈L状，径向磁轴承导磁环(37)与径向磁轴承磁钢(38)内侧有径向磁轴承套筒(39)，径向磁轴承导磁环(37)径向内侧有径向磁轴承转子叠层(35)、径向磁轴承转子磁屏蔽环(36)，且径向磁轴承转子叠层(35)位于径向磁轴承转子磁屏蔽环(36)轴向外侧。

3.根据权利要求1所述的五自由度陀螺房结构，其特征在于：所述的电机(6)由以下部分组成：电机外转子磁屏蔽环(61)、电机外转子锁母(62)、电机外转子(63)、电机外转子磁钢(64)、电机定子(65)、电机内转子(66)、电机内转子锁母(67)；电机定子(65)呈L状，固定安装在下陀螺房(16)上，电机定子(65)沿径向内侧有电机内转子(66)和电机内转子锁母(67)，且电机内转子锁母(67)沿轴向通过螺纹将电机内转子(66)固定在转子内轮毂(26)上，电机定子(65)沿径向外侧有电机外转子磁屏蔽环(61)、电机外转子锁母(62)、电机外转子(63)、电机外转子磁钢(64)，电机外转子磁钢64沿径向外侧有电机外转子(63)，且电机外转子磁钢(64)与电机外转子(63)沿轴向外侧依次有电机外转子锁母(62)、电机外转子磁屏蔽环(61)，电机外转子磁钢(64)与电机外转子(63)通过电机外转子锁母(62)固定安装在转子外轮毂(19)上，电机外转子磁钢(64)与电机内转子(66)沿径向方向相对。

4.根据权利要求1所述的五自由度陀螺房结构，其特征在于：所述的轴向磁轴承(5)由以下部分组成：轴向磁轴承定子(51)、轴向磁轴承定子线圈(52)、轴向磁轴承定子磁钢(53)、轴向磁轴承定子导磁环(54)、轴向磁轴承转子(55)；其中，轴向磁轴承定子(51)有凹槽，轴向磁轴承定子线圈(52)放置于凹槽内，轴向磁轴承定子(51)沿轴向内侧依次有轴向磁轴承定子磁钢(53)与轴向磁轴承定子导磁环(54)，且轴向磁轴承定子磁钢53与轴向磁轴承定子导磁环(54)位于轴向磁轴承定子线圈(52)径向内侧，轴向磁轴承定子(51)与轴向磁轴承转子(55)沿轴向相对，且两者之间留有一定的磁间隙。

5.根据权利要求1所述的五自由度陀螺房结构，其特征在于：所述的径向电涡流传感器探头(18)用于检测径向间隙，轴向电涡流传感器探头(25)用于检测轴向间隙，从而实现对轴承的精确控制，四个轴向电涡流传感器探头(25)和四个径向电涡流传感器探头(18)通过胶固定安装在上陀螺房(7)上，即形成一体，另外四个径向电涡流传感器探头(18)通过胶固定安装在下陀螺房(16)上，即形成一体，安装调试时不用将电涡流传感器探头与上陀螺房(7)或下陀螺房(16)分离，整体结构得到简化。