[发明专利]一种控制力矩陀螺模块

权利要求书

1.一种控制力矩陀螺模块，其特征在于，该控制力矩陀螺模块包括陀螺模块外壳体、外壳上盖板、绝对位置编码器和两个单框架陀螺单元，所述的单框架陀螺单元包括第一伺服电机、惯性飞轮、飞轮支架、上轴承和下轴承、第一齿轮和第二齿轮，所述第一伺服电机安装在陀螺模块内部的底板上，所述第二齿轮安装该第一伺服电机的轴端，该第二齿轮与其中一个第一齿轮啮合；两个所述单框架陀螺单元各自的所述第一齿轮互相之间保持啮合；所述第二齿轮的直径小于所述第一齿轮的直径；所述惯性飞轮通过所述飞轮支架上的上轴承和下轴承安装在所述飞轮支架上，该惯性飞轮由外转子电机驱动，所述惯性飞轮本体即为电机外转子；所述飞轮支架两端有轴伸出，并且通过轴承分别安装在所述陀螺模块外壳体上；所述第一齿轮安装在所述飞轮支架一端的轴上；当所述第一伺服电机执行预定角度和速度的旋转动作时，在所述第一齿轮和所述第二齿轮的相互作用下，两个所述飞轮支架也随之进行相应角度和速度的摆动，而两个所述飞轮支架的摆动方向相反，两个所述单框架陀螺单元中的所述惯性飞轮的旋转速度大小相同而旋转方向相反，当所述飞轮支架进行摆动时，两个所述单框架陀螺单元均产生平衡力矩，且相互叠加；而与平衡力矩方向垂直的作用力矩互相抵消，所述控制力矩陀螺模块能够叠加使用，从而使力矩成倍增加。

2.根据权利要求1所述的控制力矩陀螺模块，其特征在于，所述的陀螺模块外壳体的一侧设有线缆出口孔，所述陀螺模块外壳体内部的所述单框架陀螺单元的所述惯性飞轮的驱动电机电缆线以及所述第一伺服电机的电缆线由此引出；所述绝对位置编码器安装在其中一个所述单框架陀螺单元的伸出轴上，用于表示所述单框架陀螺单元进动的角度。

3.根据权利要求1所述的控制力矩陀螺模块，其特征在于，该控制力矩陀螺模块还包括第二伺服电机，所述第一伺服电机通过齿轮带动两部所述单框架陀螺单元摆动；所述第二伺服电机垂直固定安装在模块底板上，所述第二伺服电机的电机轴穿过模块底板向下伸出，一个第三齿轮安装在所述第二伺服电机的电机轴上；在模块底板的中心部位，一个垂直轴向下伸出，该垂直轴和固定在基座上的轴承耦合，且该垂直轴和模块底板是固定连接；至少一对第一滑轮对称安装在模块底板下部并位于陀螺模块外围，第二滑轮安装在至少一对第一滑轮的中间，所述第一滑轮直接和所述第二滑轮的外缘耦合，所述第一滑轮的直径小于所述第二滑轮的直径；位于所述第二伺服电机的电机轴的轴端的所述第三齿轮和所述第二滑轮的内侧齿啮合，所述第二滑轮在安装状态下和基座是固定连接的。

4.根据权利要求3所述的控制力矩陀螺模块，其特征在于，所述第一伺服电机执行两部所述单框架陀螺单元的摆动动作，使其产生需要的平衡力矩；而所述第二伺服电机通过所述第三齿轮和所述第二滑轮的内侧齿的啮合作用，当所述第二伺服电机旋转时，所述陀螺模块整体以陀螺模块底板中心轴为中心旋转。

5.根据权利要求1所述的控制力矩陀螺模块，其特征在于，所述飞轮支架为完全密封结构的飞轮支架，所述密封飞轮支架包括陀螺外壳本体、陀螺外壳上盖、抽真空口、出线口以及陀螺外壳本体两边的陀螺外壳轴；所述抽真空口和出线口设置在所述陀螺外壳上盖上；所述出线口用于把驱动所述惯性飞轮的电机线引出，所述抽真空口和真空泵管道连接，用以把所述陀螺外壳内部抽成真空；所述陀螺外壳上盖与所述陀螺外壳本体之间设置有密封垫圈，用于加强所述陀螺外壳腔内的密封性；所述飞轮支架的轴设置在所述陀螺外壳本体的两边。

6.根据权利要求5所述的控制力矩陀螺模块，其特征在于，驱动所述惯性飞轮的电机安装于所述陀螺外壳上盖；所述惯性飞轮的一个轴通过轴承安装在所述陀螺外壳上盖上并伸出和一从动齿轮固定连接，驱动所述惯性飞轮的电机通过输出轴与一驱动齿轮连接，所述驱动齿轮与所述从动齿轮啮合，当驱动所述惯性飞轮的电机旋转时，通过所述驱动齿轮和所述从动齿轮的互相啮合作用，带动所述惯性飞轮旋转，所述陀螺外壳上盖上仅留有供抽真空用的所述抽真空口。