[发明专利]完全非接触单框架磁悬浮控制力矩陀螺

权利要求书

1、完全非接触单框架磁悬浮控制力矩陀螺，其特征在于：主要由磁悬浮转子系统和磁悬浮框架系统两大部分组成，其中磁悬浮转子系统主要由密封罩(1)、陀螺转子(2)、径向磁轴承(3)、左轴向磁轴承(4)、保护轴承(5)、轴座(6)、转子系统径向/轴向一体化位移传感器(7)、转子系统底座(8)、驱动电机(9)、转子系统连接件(10)、右轴向磁轴承(11)组成，其中陀螺转子(2)、径向磁轴承(3)转子部分、驱动电机(9)转子部分、左轴向磁轴承(4)转子部分、右轴向磁轴承(11)转子部分组成磁悬浮转子系统的转子组件，其余为定子组件，定子组件和转子组件之间通过径向磁轴承和轴向磁轴承实现非机械接触的稳定悬浮，径向磁轴承(3)位于磁悬浮转子系统的中部，其定子部分安装于轴座(6)上，转子部分与陀螺转子(2)相连，径向磁轴承(3)的轴向两侧向外是径向/轴向一体化位移传感器(7)和保护轴承(5)，它们与轴座(6)固连，径向/轴向一体化位移传感器(7)的径向外侧是驱动电机(9)，驱动电机(9)的转子部分安装在陀螺转子(2)上，定子部分安装在转子系统底座(8)上，保护轴承(5)的径向外侧是左轴向磁轴承(4)和右轴向磁轴承(11)，它们的转动部分通过轴承套与陀螺转子(2)相连，左轴向磁轴承(4)的定子部分与轴座(6)固连，右轴向磁轴承(11)的定子部分与转子系统底座(8)相连，磁悬浮转子系统的定子组件与轴座(6)相连，轴座(6)通过转子系统底座(8)与转子系统连接件(10)固连；磁悬浮框架系统主要由框架连接件(12)、上径向/轴向一体化位移传感器(13)、框架径向磁轴承(14)、框架力矩电机(15)、框架轴向磁轴承(16)、角位置传感器(17)、下径向/轴向一体化位移传感器(18)、框架保护轴承(19)、框架芯轴(20)、框架底座(21)、导电滑环(22)组成，其中框架芯轴(20)、框架力矩电机(15)转子部分、角位置传感器(17)转子部分、框架连接件(12)、下径向/轴向一体化位移传感器(18)、框架径向磁轴承(14)转子部分、框架轴向磁轴承(16)转子部分组成框架的转动部分，其余为静止部分，框架芯轴(20)为空心圆柱，其内侧安装有框架径向磁轴承(14)的转子部分和框架轴向磁轴承(16)的转子部分，其外侧从下到上依次为保护轴承(19)、下径向/轴向一体化位移传感器(18)、角位置传感器(17)的转子部分和框架力矩电机(15)的转子部分；上径向/轴向一体化位移传感器(13)、框架径向磁轴承(14)的定子部分、框架力矩电机(15)的定子部分、框架轴向磁轴承(16)的定子部分、角位置传感器(17)的定子部分安装在框架底座(21)上，导电滑环(22)的转动部分通过压环与框架芯轴(20)相连，静止部分连接在底座(21)的内孔上，框架芯轴(20)与框架连接件(12)固连，框架连接件(12)与转子系统连接件(10)固连，使转子系统和框架系统组成一体。

2、根据权利要求1所述的完全非接触单框架磁悬浮控制力矩陀螺，其特征在于：所述的磁悬浮转子系统的径向磁轴承(3)、左轴向磁轴承(4)和右轴向磁轴承(11)以及磁悬浮框架系统径向磁轴承(14)和轴向磁轴承(16)可以是磁力相等的对称结构，也可以是磁力不相等的非对称结构。

3、根据权利要求1所述的完全非接触单框架磁悬浮控制力矩陀螺，其特征在于：所述的磁悬浮转子系统的径向磁轴承(3)、左轴向磁轴承(4)和右轴向磁轴承(11)以及磁悬浮框架系统径向磁轴承(14)和轴向磁轴承(16)为永磁偏置、电磁控制的主动式磁轴承，或纯电励磁的磁轴承，或被动式磁轴承。

4、根据权利要求1所述的完全非接触单框架磁悬浮控制力矩陀螺，其特征在于：所述的驱动电机(9)不再含有机械轴承，径向磁轴承(3)、左轴向磁轴承(4)和右轴向磁轴承(11)为驱动电机(9)起到径向和轴向支撑定位作用。

5、根据权利要求1所述的完全非接触单框架磁悬浮控制力矩陀螺，其特征在于：所述的框架力矩电机(15)不再含有机械轴承，框架径向磁轴承(14)、框架轴向磁轴承(16)为框架力矩电机(15)起到径向和轴向支撑定位作用。

6、根据权利要求1所述的完全非接触单框架磁悬浮控制力矩陀螺，其特征在于：所述的框架力矩电机(15)为无刷直流力矩电机，或永磁同步力矩电机。

7、根据权利要求1所述的完全非接触单框架磁悬浮控制力矩陀螺，其特征在于：所述的角位置传感器(17)为旋转变压器，也可以为光电码盘。