CN211543942U - 一种磁流体动量轮的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种磁流体动量轮的结构，包括由导磁碗和导磁端盖组成的导磁外壳，导磁外壳的外底部形成有螺柱孔，导磁端盖上相对称的设置有两个外电极孔，导磁外壳的内底部设置有充磁方向为轴向的永磁体，永磁体的外周边包裹设置有绝缘密封盖，绝缘密封盖的上端面中部设置有内电极，内电极由从下向上依次相连的芯座和芯柱组成，芯柱的上端面突出于导磁端盖的上表面，芯座上表面设置有压套，压套的下表面与绝缘密封盖的上表面之间形成有磁流体通道，磁流体通道内设置有磁流体；导磁端盖与芯柱之间设置有绝缘套筒，绝缘套筒的下表面与压套的上表面连接；磁流体通道的外圈设置有外电极，导磁端盖上相对称的设有与外电极相贯通的外电极孔。

Description

一种磁流体动量轮的结构

技术领域

本实用新型涉及一种动量轮结构，尤其是涉及一种基于磁流体动力学的磁场方向为轴向的动量轮的结构。

背景技术

惯性动量轮又称为角动量轮或飞轮，是各类卫星、载人飞船、航天器等实现姿态控制和姿态稳定的核心惯性执行机构。磁流体动量轮是一种新型的动量轮，它通过电场和磁场产生洛伦兹力加速封闭环形通道内的导电流体旋转，进而输出转矩。导电流体通常是等离子体和液体金属等。与传统动量轮相比，磁流体动量轮不含移动的固体部件，兼具带宽大、体积小、重量轻、寿命长、抗冲击、高精度等优势，适合空间条件下工作，能够满足小卫星对执行机构微小化的需求。

轴向磁场结构的磁流体动量轮结构简单，易于加工。动量轮结构需要为导电流体提供轴向磁场。由于导电流体的磁导率较低，导电流体环的尺寸远大于普通磁路的狭小工作气隙，会产生不可避免的漏磁现象，所以需要磁路闭合进行磁屏蔽减少漏磁的产生，同时应该满足磁流体动量轮工作环境中对磁场强度与磁场均匀性的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种磁流体动量轮的结构，包括磁路闭合、磁感应强度大小、方向与导电流体旋转轴平行的用于磁流体动量轮的磁路结构和与磁路互不干涉的电路结构，以实现磁流体动量轮对外输出力矩并改善磁流体动量轮的响应速度与非线性误差的目的。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种磁流体动量轮的结构，包括由导磁碗和导磁端盖组成的导磁外壳，所述导磁外壳的外底部形成有向内凹进的螺柱孔，所述导磁端盖上相对称的设置有两个外电极孔，所述导磁外壳的内底部设置有充磁方向为轴向的永磁体，所述永磁体的外周边包裹设置有绝缘密封盖，所述绝缘密封盖的上端面中部设置有内电极，所述内电极由从下向上依次相连的芯座和芯柱组成，所述芯柱的上端面突出于所述导磁端盖的上表面，所述芯座上表面设置有压套，所述压套的中部设有用于套接所述芯柱的贯通孔，所述压套的下表面与所述绝缘密封盖的上表面之间形成有磁流体通道，所述磁流体通道内设置有磁流体；所述导磁端盖与所述芯柱之间设置有绝缘套筒，所述绝缘套筒的下表面与所述压套的上表面连接；所述磁流体通道的外圈设置有外电极，所述导磁端盖上相对称的设有与所述外电极上纵向螺纹孔相贯通的外电极孔。

进一步的，所述外电极上设有用于灌装和密封所述磁流体的横向和纵向螺纹孔，所述外电极上与所述磁流体接触一侧设有横向孔。

进一步的，所述横向孔与所述横向螺纹孔同轴相连，所述纵向螺纹孔与所述外电极孔同轴且中间留有空气间隙。

进一步的，所述导磁碗、导磁端盖、永磁体、绝缘端盖、压套、绝缘套筒和芯柱之间均通过粘接剂固定。

进一步的，所述永磁体的外径大于所述磁流体通道的外径。

进一步的，所述永磁体为圆盘形，所述导磁外壳为圆柱形结构；所述的导磁端盖、绝缘套筒、芯柱、压套、绝缘端盖、永磁体和导磁碗均与磁流体动量轮的旋转轴在同一轴线上。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：

1.本实用新型基于磁流体动力学效应(MHD)，是区别于机械动量轮的新型动量轮。

2.本实用新型通过电场和磁场的共同作用加速环形通道内的导电流体，进而输出转矩,结构新颖，没有固体移动部件，不存在机械磨损，因此具有高可靠性、高强度、寿命长的特点。

3.本实用新型中永磁体与导磁外壳组成的磁路结构可以为环形流体提供轴向磁场，并且轴向磁场磁路闭合，与电路互不干涉。

4.本实用新型采用的环形磁流体通道可以在强冲击等机极其恶劣的环境下稳定工作。

5.本实用新型磁流体通道有效宽度只需mm量级就可以得到足够的输出信号，因此具有小体积、小重量的优点。

6.本实用新型中外电极孔以及外电极上纵向螺纹孔与横向孔的结构，可以形成灌装动量轮中磁流体的通道。

7.本实用新型中外电极上的螺纹孔，可以使用螺钉将磁流体密封在磁流体通道中。

8.本实用新型在工作过程中，可以在底部螺柱孔处设置螺柱将动量轮与其负载相固连，进而达到调整负载位姿的目的。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述的一种磁流体动量轮结构的轴截面示意图。

附图标记：1—螺柱孔，2—永磁体，3—绝缘密封盖，4—芯柱，5—磁流体，6—磁流体通道，7—螺纹孔，8—压套，9—外电极孔，10—绝缘套筒，11—导磁端盖，12—导磁碗，13—导磁外壳，14—横向孔，15—外电极，100—磁流体动量轮的敏感轴。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，为本实用新型实施例所提供的一种磁流体动量轮结构，包括螺柱孔1、永磁体2、绝缘密封盖3、芯柱4、磁流体5、磁流体通道6、螺纹孔7、压套8、外电极孔9、绝缘套筒10、导磁端盖11、导磁碗12、导磁外壳13、横向孔14和外电极15。

所述导磁外壳13包括导磁端盖11和导磁碗12，导磁碗12上端面与导磁端盖11的下端面固定连接。导磁外壳13的外底部形成有向内凹进的螺柱孔1，方便将磁流体动量轮固定在载体上，螺柱孔轴线与磁流体动量轮的敏感轴100重合。导磁外壳13的外形为圆柱体。导磁外壳13应该选用具有高饱和磁通密度的软磁材料，可选择铁钴合金或铁镍合金，这样可以避免壳体内部受到外界电磁干扰影响，同时又可以配合永磁体2构成闭合磁路，减少漏磁的产生，提高磁流体动量轮的抗干扰能力。

所述的导磁外壳13的内部设置有：

永磁体2，永磁体2的底部连接在所述导磁外壳13的内底面上。永磁体2的材料应该选用可以提供强磁场的永磁材料，作为一种优选实施方式选用钕铁硼。永磁体2的形状为圆盘形，可以北极面紧贴所述导磁外壳13的内底部也可以南极面紧贴所述导磁外壳13的内底部，这只会影响输出信号的方向。

绝缘密封盖3，所述绝缘密封盖3设置在所述永磁体2上，并包裹住所述永磁体2的外周边。绝缘密封盖3的材料应选用抗冲击、高硬度且化学性质稳定的绝缘材料，作为一种优选实施方式选用聚碳酸酯。

芯柱4，芯柱4作为内电极的一部分，内电极的底座设置于绝缘密封盖上端面的中心，即紧压在所述所述绝缘密封盖3正上方，芯柱4的下端面连接底座上端面的中心部，内电极用于施加所述磁流体5内壁电位信号。

磁流体通道6，磁流体通道6为一环形通道，其中心轴线与磁流体动量轮的敏感轴100重合。磁流体通道6内部充满小粘度、高磁导率的磁流体5，作为一种优选实施方式，磁流体5选用水银。

压套8，压套8轴向形成有贯通孔，并通过该贯通孔套在所述芯柱4的外周，压套8的底端面与所述绝缘密封盖3的上端面之间形成有磁流体通道6；压套8的材料与所述绝缘密封盖3的材料相同，防止所述磁流体5与导所述磁端盖11直接接触。

外电极15，外电极15的形状为中间有凸起的圆柱环，通过凸起部分固定在所述压套8与所述绝缘密封盖3之间，与所述磁流体5直接接触，用于给所述磁流体5接通电位信号。外电极15上设置有横向与纵向的螺纹孔7以及横向孔14，通过外电极孔9以及外电极15上纵向螺纹孔7与横向孔14，可以向动量轮中的所述磁流体通道6灌装所述磁流体5。外电极15上的螺纹孔7，可以在灌装所述磁流体5结束后使用螺钉将所述磁流体5密封在所述磁流体通道6中。

外电极孔9，外电极孔9位于所述导磁端盖11上相对称的位置，与所述外电极15上的纵向所述螺纹孔7同轴贯通，作为在外部灌装所述磁流体5的入口。

具体的，导磁碗12、导磁端盖11、永磁体2、绝缘端盖3、压套8、绝缘套筒10、外电极15和芯柱4之间均通过粘接剂固定。

具体的，永磁体2的外径大于所述磁流体通道6的外径，提高经过磁流体5的磁场的均匀性。

具体的，螺柱孔1、永磁体2、绝缘密封盖3、芯柱4、磁流体通道6、压套8、绝缘套筒10、导磁端盖11与导磁碗12均与磁流体动量轮的旋转轴在同一轴线上。

本实用新型并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本实用新型的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.磁流体动量轮的结构，其特征在于，包括由导磁碗和导磁端盖组成的导磁外壳，所述导磁外壳的外底部形成有向内凹进的螺柱孔，所述导磁端盖上相对称的设置有两个外电极孔，所述导磁外壳的内底部设置有充磁方向为轴向的永磁体，所述永磁体的外周边包裹设置有绝缘密封盖，所述绝缘密封盖的上端面中部设置有内电极，所述内电极由从下向上依次相连的芯座和芯柱组成，所述芯柱的上端面突出于所述导磁端盖的上表面，所述芯座上表面设置有压套，所述压套的中部设有用于套接所述芯柱的贯通孔，所述压套的下表面与所述绝缘密封盖的上表面之间形成有环形的磁流体通道，所述磁流体通道内设置有磁流体；所述导磁端盖与所述芯柱之间设置有绝缘套筒，所述绝缘套筒的下表面与所述压套的上表面连接；所述磁流体通道的外圈设置有外电极，所述导磁端盖上相对称的设有与所述外电极上纵向螺纹孔相贯通的外电极孔。

2.根据权利要求1所述一种磁流体动量轮的结构，其特征在于，所述外电极上设有用于灌装和密封所述磁流体的横向螺纹孔和纵向螺纹孔，所述外电极上与所述磁流体接触一侧设有横向孔。

3.根据权利要求2所述一种磁流体动量轮的结构，其特征在于，所述横向孔与所述横向螺纹孔同轴相连，所述纵向螺纹孔与所述外电极孔同轴且中间留有空气间隙。

4.根据权利要求1所述一种磁流体动量轮的结构，其特征在于，所述导磁碗、导磁端盖、永磁体、绝缘端盖、压套、绝缘套筒和芯柱之间均通过粘接剂固定。

5.根据权利要求1所述一种磁流体动量轮的结构，其特征在于，所述永磁体的外径大于所述磁流体通道的外径。

6.根据权利要求1所述一种磁流体动量轮的结构，其特征在于，所述永磁体为圆盘形，所述导磁外壳为圆柱形结构；所述的导磁端盖、绝缘套筒、芯柱、压套、绝缘端盖、永磁体和导磁碗均与磁流体动量轮的旋转轴在同一轴线上。

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