CN202541846U - 动量轮 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种动量轮，包括壳体，壳体包括底座和密封罩设于底座上方的密封罩，动量轮还包括控制电路板和设置于壳体中的支撑轴和转动体，转动体包括与控制电路板控制连接且具有定子和转子的电机，支撑轴通过螺钉可拆固连于底座的上端，电机的定子通过螺钉可拆固连于支撑轴外围的底座的上端，转动体还包括与支撑轴转动装配并与电机的转子通过螺钉可拆固连的飞轮体，飞轮体与所述底座间于所述转子的外围设有容纳控制电路板的安装间隙，控制电路板通过螺钉可拆固连于所述安装间隙内的底座的上端。本实用新型通过组件可拆化设计，使动量轮的各构件间更加结构紧凑，动量轮的安装调试更加方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种用于保持航天器姿态平稳的动量轮。
背景技术
航天产品的潜在性能要求为：结构紧凑、质量较轻和可靠性高，动量轮作为航天器（如卫星）姿态控制系统的执行部件，其主要结构如中国专利CN 201597761U公开的“一种微型卫星用动量轮及其壳体”，该动量轮包括密封罩和空心底座构成的壳体，空心底座包括将壳体隔成上、下两个腔室的顶板，在空心底座的上腔室中设有支撑轴和转动体，转动体包括具有定子和转子的电机，在空心底座的下腔室中安装有与电机电连接并控制电机转子转动的控制线路板。工作时，控制线路板控制转动体转动状态，以此来控制航天器的姿态平稳。
但是航天产品由于结构设计、加工装配、热平衡、维修调试的难度大等因素，动量轮结构中一般将控制线路板和转动体分开放置，分别置于单个的安装框架中（如在上述文献中公开的转动体和控制线路板分置于两个独立的腔室中），这就造成整个动量轮的轴向距离较大、结构不紧凑等缺点。同时现有的动量轮的各部件间也存在着连接关系复杂和检修、安装调试不便等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑且安装调试方便的动量轮。
为了解决上述问题，本实用新型的技术方案为：
动量轮，包括壳体，壳体包括底座和密封罩设于底座上方的密封罩，所述的动量轮还包括控制电路板和设置于所述壳体中的支撑轴和转动体，转动体包括与所述控制电路板控制连接且具有定子和转子的电机，所述的支撑轴通过螺钉可拆固连于所述底座的上端，所述电机的定子通过螺钉可拆固连于所述支撑轴外围的底座的上端，所述的转动体还包括与所述的支撑轴转动装配并与所述电机的转子通过螺钉可拆固连的飞轮体，所述的飞轮体与所述底座间于所述转子的外围设有容纳所述控制电路板的安装间隙，所述的控制电路板通过螺钉可拆固连于所述安装间隙内的底座的上端。
所述的动量轮还包括安装所述控制电路板的电路板支架，所述的控制电路板通过所述的电路板支架安装在所述的底座上，所述的控制电路板与所述电路板支架之间通过螺钉可拆连接，所述的电路板支架与所述底座之间通过螺钉可拆固连。
所述的电路板支架与所述底座之间涂抹有用于导热的导热硅胶层。
所述的飞轮体通过轴承组件与所述的支撑轴转动装配，所述的轴承组件包括内圈与所述支撑轴相连的球轴承和与所述球轴承的外圈相连的轴承套，所述的轴承套上设有外翻的连接法兰，所述电机的转子、飞轮体和连接法兰通过同一螺钉可拆固连。
所述的电路板支架、电机的定子与所述底座通过同一螺钉可拆固连。
所述的底座和密封罩分别为铝合金底座和铝合金密封罩，所述的铝合金底座与所述的铝合金密封罩通过钎焊密封。
本实用新型的有益效果为：底座与密封罩构成壳体组件；支撑轴与飞轮体构成飞轮体组件；壳体组件、飞轮体组件、电机和控制电路板四部分结构均通过螺钉可拆连接，即将这四部分结构模块化各结构之间在螺钉连接部位以外部存在其余别的任何附加连接关系，在安装时飞轮体组件、电机和控制电路板可顺序安装于底座上，安装调试、拆卸和维修都很方便，同时可简化内部结构间的关系；同时将各结构模块化之后，检修方便了，便可以把控制线路板与飞轮体和电机置于同一安装框架中，缩小了整个动量轮的轴向尺寸，使整个动量轮的结构更加紧凑，符合航天产品的潜在性能要求；而且模块化的各结构实现了单独制造、单独测量、单独试验，使得各结构的性能不合格或不可接受的缺陷在研制的早期就已经被发现和确定，这些结构将被修改或者完善后，才会装配成完整的动力轮系统，因此不存在重新装配和重新试验而给整台动量轮带来影响，这样可以确保高的可靠性和产品质量。
进一步的，电机的转子、飞轮体和连接法兰通过同一螺钉可拆固连，即在动量轮的轴向方向上，电机、飞轮体和轴承组件间有重叠部分，这样就使得整个动量轮的径向尺寸得到缩小，动量轮整体结构更加紧凑，进一步的复合航天产品的潜在性能要求。
进一步的，电路板支架、电机的定子与底座通过同一螺钉可拆固连，即在动量轮的轴向方向上，电机、电路板支架和底座间有重叠部分，这样就使得整个动量轮的径向尺寸得到缩小，动量轮整体结构更加紧凑，进一步的复合航天产品的潜在性能要求。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图；
图2是图1中壳体组件的结构示意图；
图3是图1中电机组件的结构示意图；
图4是图1中飞轮体组件的结构示意图；
图5是图1中控制线路组件的结构示意图。
具体实施方式
动量轮的实施例如图1~5所示：包括壳体组件1，壳体组件包括壳体，壳体包括底座1-1和通过钎焊密封罩设于底座1-1上方的密封罩1-2，壳体组件还包括设置于底座1-1和密封罩1-2之间的支撑结构1-3，钎焊密封保证了壳体内部的真空程度，动量轮还包括设置于壳体中的飞轮体组件4、电机组件2和控制线路组件3。飞轮体组件4是动量轮中输出转动惯量的主要部件，其主要包括通过第一螺钉5可拆固连于底座1-1上端的支撑轴4-3和通过轴承组件4-2与支撑轴4-3转动装配的飞轮体4-1，轴承组件4-2包括外圈与支撑轴4-3相连的球轴承4-2-2和与球轴承4-2-2的外圈相连的轴承套4-2-3，轴承套4-2-3上一体外翻有连接法兰4-2-4，球轴承4-2-2由一对角接触球轴承构成，轴承组件4-2还包括内外隔圈、储油环、碟形弹簧、支承轴、锁紧螺母等。电机组件2包括设置于支撑轴4-3外围的电机和位置传感器（图中未示出），电机的定子2-1和转子2-2是电机的主要部分，是产生力矩的机构；位置传感器将转子2-2的位置信号转换为电信号。控制线路组件3控制电机内电流的逻辑换向和电压大小，保证电机平稳的运转；电机可以进行加、减速，四象限运行。控制线路组件3包括电路板支架3-2和通过第二螺钉3-3可拆固连于电路板支架3-2上的控制电路板3-1。飞轮体4-1与底座1-1间于转子2-2的外围设有容纳控制电路板3-1的安装间隙。上述各组件中，电机的转子2-2、飞轮体4-1和连接法兰4-2-4通过第三螺钉7可拆固连，调整飞轮体4-1的高度可以调整电机的转子2-2与定子2-1间的装配高度，控制电路板3-1置于安装间隙中，电路板支架3-2、电机的定子2-1与底座1-1通过第四螺钉5可拆固连，在电路板支架3-2与底座1-1间设有用于导热的导热硅胶层。图中8表示底座1-1与密封罩1-2的钎焊部位。
四个组件间的可拆连接实现了四个组件的模块化，在部件级阶段，通过独立测试可以保证四个组件的结构、性能的正确，即在模块化动量轮装配前，四个独立的部件应按照各自的技术条件完成研制。
支撑轴4-3和电路板支架3-2与底座1-1直接相连，可以将控制电路板3-1上的发热部件产生的热量和飞轮体4-1在转动过程中产生的热量迅速由底座1-1传至相应的航天器本体上，热量的传导路径更加合理，不会产生局部过热而影响控制电路板3-1上的电子元器件或角轴承4-2-2的可靠性。通过四个组件间的模块化设计，使整个动量轮的结构更加紧凑，安装时电机组件2、飞轮体组件4和控制电路组件3可以顺序安装于底座1-1上，安装和拆卸维修都很方便。
在本实用新型的其它实施例中：电机的转子、飞轮体和连接法兰之间还可以通过不同的螺钉可拆固连；电路板支架、电机的定子与底座之间还可以通过不同的螺钉可拆固连；电路板支架还可以不设，此时控制电路板可以直接通过螺钉与底座固连。
Claims (6)
1.动量轮，包括壳体，壳体包括底座和密封罩设于底座上方的密封罩，所述的动量轮还包括控制电路板和设置于所述壳体中的支撑轴和转动体，转动体包括与所述控制电路板控制连接且具有定子和转子的电机，其特征在于：所述的支撑轴通过螺钉可拆固连于所述底座的上端，所述电机的定子通过螺钉可拆固连于所述支撑轴外围的底座的上端，所述的转动体还包括与所述的支撑轴转动装配并与所述电机的转子通过螺钉可拆固连的飞轮体，所述的飞轮体与所述底座间于所述转子的外围设有容纳所述控制电路板的安装间隙，所述的控制电路板通过螺钉可拆固连于所述安装间隙内的底座的上端。
2.根据权利要求1所述的动量轮，其特征在于：所述的动量轮还包括安装所述控制电路板的电路板支架，所述的控制电路板通过所述的电路板支架安装在所述的底座上，所述的控制电路板与所述电路板支架之间通过螺钉可拆连接，所述的电路板支架与所述底座之间通过螺钉可拆固连。
3.根据权利要求2所述的动量轮，其特征在于：所述的电路板支架与所述底座之间涂抹有用于导热的导热硅胶层。
4.根据权利要求1所述的动量轮，其特征在于：所述的飞轮体通过轴承组件与所述的支撑轴转动装配，所述的轴承组件包括内圈与所述支撑轴相连的球轴承和与所述球轴承的外圈相连的轴承套，所述的轴承套上设有外翻的连接法兰，所述电机的转子、飞轮体和连接法兰通过同一螺钉可拆固连。
5.根据权利要求2所述的动量轮，其特征在于：所述的电路板支架、电机的定子与所述底座通过同一螺钉可拆固连。
6.根据权利要求1~5任意一项所述的动量轮，其特征在于：所述的底座和密封罩分别为铝合金底座和铝合金密封罩，所述的铝合金底座与所述的铝合金密封罩通过钎焊密封。
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|---|---|---|---|---|
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| CN109229425A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-18 | 北京控制工程研究所 | 一种金字塔构型四轴微纳飞轮结构 |
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