[发明专利]一种磁悬浮动量球

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域,尤其涉及一种用于航天器姿态调整的磁悬浮动量球。

背景技术

由于受到空间多种扰动力的作用，在轨航天器通常具有姿态稳定的需求；对于一些侦查卫星等类型的卫星，还具有高精度姿态调整需求。因此用于航天器姿态稳定与精确调整的驱动装置是航天器研制中的重要一环。

采用动量矩守恒原理的动量轮是目前最常用的一种姿态调整的驱动部件，现有成熟技术为机械滚珠轴承动量轮，新一代磁悬浮动量轮虽然克服了机械滚珠轴承动量轮的一些不足，但是仍具有动量轮所固有的一些问题，如体积和质量大，成本高，多动量轮之间相互耦合等。

进入21世纪，重量轻、体积小、成本低的小卫星技术引起世界各国的重视。从缩小卫星体积、提高卫星有效载荷、降低成本的角度，现有动量轮的缺点在一定程度上阻碍了卫星的小型化和低成本化。

磁悬浮动量球可以解决上述动量轮存在的问题，现有磁悬浮动量球技术多为永磁同步磁悬浮动量球，制造复杂，成本昂贵，不利于小型化和低成本化，限制了其应用。现有的感应式磁悬浮动量球大多不能实现悬浮驱动一体，不利于航天器的姿态控制；并且其悬浮多采用吸浮实现，不是固有稳定的悬浮系统，悬浮控制复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁悬浮动量球，实现小型化，低成本化和悬浮、旋转驱动一体，并且实现固有稳定的悬浮。

本发明的技术方案如下：

一种磁悬浮动量球，所述磁悬浮动量球包含一个动子和定子；所述定子包括三组，每组包含两个以动子的球心为对称中心的定子，三组定子的轴线相互正交，每个定子包含定子铁芯和线圈阵列；所述定子铁芯与动子相配合的内表面为球面，并与动子的外表面留有气隙，定子铁芯沿径向开有通槽，通槽在定子铁芯的圆周上均匀分布；所述线圈阵列采用盘式电机定子绕组，线圈阵列中每个线圈的两个有效边分别放置于定子铁芯的两个通槽内；每个定子的线圈数量是通槽数量的一半或与通槽数量相等；所述动子为球壳形，材料为导电金属材料。

动子采用两个半球壳组合而成。通槽采用平面型通槽或弧面型通槽。在动子内嵌入由导磁材料制成的内球壳，内球壳的外表面与动子的内表面相配合。

本发明与现有技术方案相比，具有以下优点及突出性的技术效果：本发明中采用磁悬浮动量球进行卫星姿态调整，完美解决了传统动量轮存在的体积和质量大，成本高，多动量轮之间相互耦合等问题；本发明中磁悬浮动量球采用感应式悬浮和驱动，成本低，悬浮、旋转驱动一体化，结构简单紧凑，体积小质量轻，并且属于固有的稳定悬浮，悬浮控制简单。

附图说明

图1是本发明提供的磁悬浮动量球实施例示意图。

图2是实施例中定子结构示意图。

图3a、图3b是实施例中通槽形状示意图。

图4是实施例中线圈结构示意图。

图5是实施例中动子结构示意图。

图中：1-定子，2-定子铁芯，3-线圈阵列，4-动子，5-气隙，6-通槽，7-线圈，8-有效边，9-动子半球壳，10-通槽上部的面，11-平面型通槽，12-弧面型通槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施方式作进一步详细描述。

图1是本发明提供的磁悬浮动量球实施例示意图，包含一个动子4和六个定子1，各定子1和动子4之间形成气隙5。动子4为球壳形，所述六个定子1分为三组，分别编号为A,B,C，每组包含两个以动子4的球心为对称中心的定子，三组定子的轴线相互正交；每个定子1包含定子铁芯2和线圈阵列3。