TWI802170B - 用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器 - Google Patents
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Abstract
一種用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器,用以解決習知姿態控制器運作成本難以降低的問題。係包含:一外殼,具有一容室;及至少一轉向控制機構,位於該容室且連接該外殼,該轉向控制機構具有一內殼及一馬達,該馬達位於該內殼的一腔室,該馬達具有一流通空間連通該腔室,該轉向控制機構具有一不導電液填充於該腔室及該流通空間。
Description
本發明係關於一種控制器,尤其是一種用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器。
太空飛行器又名太空載具、太空船或太空飛船,是在地球大氣層以外的宇宙空間中,其係按照天體力學的規律運動的各種飛行器,常見的太空飛行器包括人造衛星、太空探測器、太空梭和各種太空站等,該太空飛行器可以受控改變其運行軌道以進行相關任務。舉例而言,人造衛星在今日的生活中已佔有相當重要的地位,不僅可透過衛星觀看電視轉播,進行路線導航及位置定位,探測未開發的資源,乃至於觀察大氣狀態,探究宇宙發展,以及進行各種實驗研究等,其功能與人們的生活緊密地結合在一起。
其中,為使太空飛行器精準地執行任務,係可以透過姿態控制器來調整太空飛行器的方位,該姿態控制器中的馬達可以填充有潤滑油,以藉由該馬達旋轉來控制轉向,使安裝在太空飛行器上之攝影機、探測器或通訊天線等,能經常保持對準地球或其他天體,以使攝取所需影像和訊號傳遞。然而,由於太空環境多為溫差極大,一般的潤滑油勢必無法克服太空環境,為了使該馬達可以順利旋轉作動,因此,通常會選用可適用於太空環境的潤滑油來潤滑該馬達,但上述可適用於太空環境的潤滑油較為昂貴,導致該姿態
控制器的運作成本難以降低。
有鑑於此,習知的姿態控制器確實仍有加以改善之必要。
為解決上述問題,本發明的目的是提供一種用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器,係可以使該用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器的運作成本降低者。
本發明的次一目的是提供一種用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器,係可以提升環境耐受度者。
本發明的又一目的是提供一種用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器,係可以提升組裝便利性者。
本發明的再一目的是提供一種用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器,係可以提升轉向控制精準度者。
本發明全文所述方向性或其近似用語,例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上(頂)」、「下(底)」、「內」、「外」、「側面」等,主要係參考附加圖式的方向,各方向性或其近似用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例,非用以限制本發明。
本發明全文所記載的元件及構件使用「一」或「一個」之量詞,僅是為了方便使用且提供本發明範圍的通常意義;於本發明中應被解讀為包括一個或至少一個,且單一的概念也包括複數的情況,除非其明顯意指其他意思。
本發明全文所述「結合」、「組合」或「組裝」等近似用語,主要包含連接後仍可不破壞構件地分離,或是連接後使構件不可分離等型態,係本領域中具有通常知識者可以依據欲相連之構件材質或組裝需求予以選擇
者。
本發明全文所述「轉向控制機構」,又稱為反作用輪(Reaction Wheel)或動量輪(Momentum Wheel),是用來精確調整太空飛行器方位的裝置。
本發明的用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器,包含:一外殼,具有一容室;及至少一轉向控制機構,位於該容室且連接該外殼,該轉向控制機構具有一內殼及一馬達,該馬達位於該內殼的一腔室,該馬達具有一流通空間連通該腔室,該轉向控制機構具有一不導電液填充於該腔室及該流通空間。
據此,本發明的用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器,利用該不導電液填充於該腔室及該流通空間,使該不導電液可以提供該馬達旋轉時潤滑之效果,使該馬達可以順利旋轉作動,進而使該用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器可以穩定運作,使該用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器可以調太空飛行器的方位,以確保太空飛行器可以精準地執行任務,藉此,該不導電液價格較為平價且可適用於太空環境,係具有降低該用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器運作成本的功效。
其中,該不導電液的沸點與該不導電液的凝固點可以相差180℃以上。如此,該不導電液可以一直維持在液體的狀態,係具有提升環境耐受度的功效。
其中,該不導電液的沸點可以高於130℃,該不導電液的凝固點可以低於-50℃。如此,可以使該不導電液不會因溫度過高而蒸發成氣態、或者因溫度過低而凝結成固態,係具有可以提供該馬達良好的潤滑功能的功效。
其中,該內殼可以具有一內殼本體及一內封蓋,該內封蓋結合
該內殼本體以形成該腔室。如此,該結構簡易而便於製造,係具有降低製造成本的功效。
其中,該轉向控制機構可以具有一密封件,該密封件位於該內殼本體與該內封蓋之間,該內封蓋可以壓抵該密封件。如此,該內封蓋與該內殼本體可以形成緊密結合,係具有避免該腔室及該流通空間中的不導電液外漏的功效。
其中,該馬達可以具有可轉動相連的一定子組及一轉子組,該定子組可以連接該內殼,該定子組可以靠該轉子組轉動的反作用力產生旋轉,並帶動該內殼及該外殼同步旋轉。如此,可易於帶動該外殼旋轉,使該用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器可以順利調整太空飛行器的方位,係具有提升組運作順暢性的功效。
其中,該定子組可以具有相結合的一殼座及一軸管,該定子組的一繞線部可以環繞該軸管設置,該馬達可以具有一樞接部位於該軸管,該轉子組具有一轉軸可旋轉地設於該樞接部,該定子組可以具有至少一連接件連接該殼座與該內殼。如此,該馬達可以為一外轉子馬達,且該結構簡易而便於組裝,係具有提升組裝便利性的功效。
其中,該定子組可以具有一殼座,該馬達可以具有二樞接部位於該殼座內,該轉子組可以具有一轉軸及一磁性件,該轉軸可旋轉地設於該二樞接部,該磁性件結合於該轉軸,該定子組的一繞線部可以環繞該磁性件設置,該定子組可以具有至少一連接件連接該殼座與該內殼。如此,該馬達可以為一內轉子馬達,係具有可以廣泛應用的功效。
其中,該轉向控制機構的數量可以為三個,各該轉向控制機構的轉子組可以分別具有一轉軸,各該轉軸可以相互垂直。如此,各該轉向控制機構可以對三個方向進行各別的控制,係可以更精準地控制該用以控制太
空飛行器轉向的姿態控制器的轉向,係具有提升轉向控制精準度的功效。
〔本發明〕
1:外殼
11:外殼本體
111:開口
12:外封蓋
2:轉向控制機構
2a:內殼
2b:馬達
21:內殼本體
211:開口
22:內封蓋
23:定子組
231:殼座
231a:第一殼體
231b:第二殼體
232:軸管
233:繞線部
234:連接件
24:轉子組
241:轉軸
242:磁性件
25:樞接部
26:密封件
J:用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器
L:不導電液
S1:容室
S2:腔室
S3:流通空間
〔第1圖〕本發明第一實施例的分解立體圖。
〔第2圖〕沿第1圖的A-A線組合剖面圖。
〔第3圖〕沿第2圖的B-B線剖面圖。
〔第4圖〕本發明第一實施例馬達為內轉子馬達的組合剖面圖。
〔第5圖〕本發明第二實施例的組合立體圖。
為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂,下文特舉本發明之較佳實施例,並配合所附圖式作詳細說明;此外,在不同圖式中標示相同符號者視為相同,會省略其說明。
請參照第1、2圖所示,其係本發明用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器的第一實施例,係包含一外殼1及至少一轉向控制機構2,該至少一轉向控制機構2位於該外殼1內。
請參照第1圖所示,該外殼1具有一容室S1,該外殼1的型態及結構組成,本發明不加以限制,舉例而言,該外殼1可以為圓形、矩形或多邊形,在本實施例中,該外殼1可以為矩形,該外殼1可以具有一外殼本體11及一外封蓋12,該外殼本體11可以具有一開口111,該外封蓋12可以結合該外殼本體11,以封閉該開口111並形成該容室S1,如此,該結構簡易而便製造,係具有降低製造成本的作用。
請參照第1、2圖所示,該轉向控制機構2位於該容室S1,該
轉向控制機構2連接該外殼1,該轉向控制機構2旋轉時,可以帶動該外殼1同步旋轉。該轉向控制機構2具有一內殼2a及一馬達2b,該內殼2a具有一腔室S2,該馬達2b位於該腔室S2。其中,該內殼2a係以能夠形成該腔室S2為原則,該內殼2a的型態及結構組成,本發明不加以限制,舉例而言,該內殼2a可以為圓形、矩形或多邊形,該內殼2a可以具有一內殼本體21及一內封蓋22,該內殼本體21可以具有一開口211,該內封蓋22可以結合該內殼本體21,以封閉該開口211並形成該腔室S2,如此,該結構簡易而便製造,係具有降低製造成本的作用。
請參照第2圖所示,該馬達2b係可以為一外轉子馬達,該馬達2b可以具有可轉動相連的一定子組23及一轉子組24,該定子組23可以連接該內殼2a,該定子組23係可以靠該轉子組24轉動的反作用力產生旋轉,並帶動該內殼2a及該外殼1同步旋轉,以及,該馬達2b具有一流通空間S3,該流通空間S3可以位於該定子組23及該轉子組24之間,該流通空間S3連通該腔室S2。
請參照第2、3圖所示,詳言之,該定子組23可以具有一殼座231及一軸管232,該軸管232可以結合於該殼座231,該殼座231與該軸管232較佳係為一體成型,以增加其結構強度,該定子組23的一繞線部233可以環繞該軸管232設置,較佳地,該馬達2b可以具有一樞接部25,該樞接部25可以位於該軸管232。
此外,該定子組23可以具有至少一連接件234,該連接件234連接該殼座231與該內殼2a,使該殼座231可以帶動該內殼2a旋轉,在本實施例中,該連接件234的數量可以為二個,且該二連接件234係以對稱連接於該殼座231二側來做說明,本發明不加以限制。
又,該轉子組24可以具有一轉軸241及一磁性件242,該轉
軸241可旋轉地設於該樞接部25,該磁性件242可以位於該繞線部233與該殼座231之間,該磁性件242可以徑向對位於該繞線部233,且該磁性件242與該繞線部233之間形成一氣隙,該磁性件242可例如為一磁性環或由數個磁塊組成,本發明不加以限制。
特別說明的是,該馬達2b亦可以如第4圖所示為一內轉子馬達,該樞接部25的數量可以為二個,且該樞接部25係以滾珠軸承來做說明。詳言之,該殼座231可以具有一第一殼體231a及一第二殼體231b,該第二殼體231b位於該第一殼體231a上方,該第一殼體231a及該第二殼體231b可以相互結合構成該殼座231,該二樞接部25分別位於該第一殼體231a及該第二殼體231b內,以供該轉軸241進行組裝,該磁性件242可以結合於該轉軸241,該磁性件242固定於該轉軸241之方式可為鎖固、卡固、黏合、緊配合或焊接等,該定子組23的繞線部233可以環繞該磁性件242設置,使該磁性件242與該繞線部233可以於徑向相對位,且該磁性件242與該繞線部233之間形成該氣隙。
請參照第2圖所示,該轉向控制機構2具有一不導電液L,該不導電液L填充於該腔室S2及該流通空間S3,該不導電液L可例如為電子工程液等流動性良好但不具導電性的液體,且該不導電液L可以避免系統電路產生短路,該不導電液L可以提供該馬達2b旋轉時潤滑之效果,使該馬達2b可以順利旋轉作動,進而使該用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器可以穩定運作,使該用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器可以調整太空飛行器的方位,以確保太空飛行器可以精準地執行任務,藉此,該不導電液L價格較為平價,係可以達到降低該用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器運作成本的作用。
其中,該不導電液L的沸點與該不導電液L的凝固點較佳可
以相差180℃以上,在本實施例中,該不導電液L的沸點可以高於130℃,該不導電液L的凝固點可以低於-50℃,如此一來,當該用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器身處於太空環境,即使大量的輻射、少了大氣層的保護、環境高低溫變化極大等惡劣環境下,均可以使該不導電液L不會因溫度過高而蒸發成氣態、或者因溫度過低而凝結成固態,使該不導電液L可以一直維持在液體的狀態,係具有可以提升環境耐受度的作用,進而可以提供該馬達2b良好的潤滑功能,以維持該用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器的正常運作。
較佳地,該轉向控制機構2還可以具有一密封件26,該密封件26係可以由彈性材質所製成,例如:橡膠或矽膠,該密封件26可以位於該內殼本體21與該內封蓋22之間,在本實施例中,該密封件26係嵌設於該內殼本體21頂面,該內封蓋22結合該內殼本體21時,該內封蓋22可以壓抵該密封件26,使該內封蓋22與該內殼本體21可以形成緊密結合,進而可以避免該腔室S2及該流通空間S3中的不導電液L外漏。
請參照第5圖所示,其係本發明用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器的第二實施例,該第二實施例大致上與上述第一實施例相同,在本實施例中,該轉向控制機構2的數量為三個,各該轉向控制機構2的轉子組24的轉軸241可以相互垂直,即,各該轉軸241可以分別平行於一X軸、一Y軸及一Z軸,該X軸、該Y軸及該Z軸是指三維空間中彼此正交的軸向,使各該轉向控制機構2可以對其三個方向進行各別的控制,係可以更精準地控制該用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器的轉向,係具有提升轉向控制精準度的作用。
綜上所述,本發明的用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器,利用該不導電液填充於該腔室及該流通空間,使該不導電液可以提供該馬達
旋轉時潤滑之效果,使該馬達可以順利旋轉作動,進而使該用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器可以穩定運作,使該用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器可以調整太空飛行器的方位,確保太空飛行器可以精準地執行任務,藉此,該不導電液價格較為平價且可適用於太空環境,係具有降低該用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器運作成本的功效。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內,相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇,因此本發明之保護範圍當包含後附之申請專利範圍所記載的文義及均等範圍內之所有變更。
1:外殼
11:外殼本體
2:轉向控制機構
2a:內殼
2b:馬達
21:內殼本體
211:開口
22:內封蓋
23:定子組
231:殼座
232:軸管
233:繞線部
234:連接件
24:轉子組
241:轉軸
242:磁性件
25:樞接部
26:密封件
J:用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器
L:不導電液
S1:容室
S2:腔室
S3:流通空間
Claims (9)
- 一種用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器,包含:一外殼,具有一容室;及至少一轉向控制機構,位於該容室且連接該外殼,該轉向控制機構具有一內殼及一馬達,該馬達位於該內殼的一腔室,該馬達具有一流通空間連通該腔室,該轉向控制機構具有一不導電液填充於該腔室及該流通空間。
- 如請求項1之用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器,其中,該不導電液的沸點與該不導電液的凝固點相差180℃以上。
- 如請求項2之用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器,其中,該不導電液的沸點高於130℃,該不導電液的凝固點低於-50℃。
- 如請求項1之用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器,其中,該內殼具有一內殼本體及一內封蓋,該內封蓋結合該內殼本體以形成該腔室。
- 如請求項4之用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器,其中,該轉向控制機構具有一密封件,該密封件位於該內殼本體與該內封蓋之間,該內封蓋壓抵該密封件。
- 如請求項1之用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器,其中,該馬達具有可轉動相連的一定子組及一轉子組,該定子組連接該內殼,該定子組靠該轉子組轉動的反作用力產生旋轉,並帶動該內殼及該外殼同步旋轉。
- 如請求項6之用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器,其中,該定子組具有相結合的一殼座及一軸管,該定子組的一繞線部環繞該軸管設置,該馬達具有一樞接部位於該軸管,該轉子組具有一轉軸可旋轉地設於該樞接部,該定子組具有至少一連接件連接該殼座與該內殼。
- 如請求項6之用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器,其中,該定子組具有一殼座,該馬達具有二樞接部位於該殼座內,該轉子組具有一 轉軸及一磁性件,該轉軸可旋轉地設於該二樞接部,該磁性件結合於該轉軸,該定子組的一繞線部環繞該磁性件設置,該定子組具有至少一連接件連接該殼座與該內殼。
- 如請求項1之用以控制太空飛行器轉向的姿態控制器,其中,該轉向控制機構的數量為三個,各該轉向控制機構的轉子組分別具有一轉軸,各該轉軸相互垂直。
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2021
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