[实用新型]一种由超声电机驱动控制的单框架控制力矩陀螺

说明书

本实用新型公开了一种由超声电机驱动控制的单框架控制力矩陀螺，该陀螺是由超声电机驱动实现小型高精度，高响应变速控制力矩陀螺，特别是一种可以以超高精确输出变力矩的单框架控制力矩陀螺，属于控制力矩陀螺技术领域；其包括高速组件，连接支架，滑环组件，低速组件。高速组件提供角动量所需的转动惯量，并通过滑环组件为其提供电力支持和转速控制信号。本实用新型通过使用高精度，高响应的超声电机，产品体积小，重量轻，控制精度高，响应快。特别适合对小型航天器的姿态和快速机动精确控制。

技术领域

本实用新型属于一种空间机动平台实现快速机动任务的航天执行机构，具体涉及一种能够满足卫星力学环境试验条件的超声电机控制力矩陀螺。

技术背景

控制力矩陀螺具有输出力矩大，功耗低等优点，是空间机动平台实现快速机动任务的理想航天执行机构。从结构形式上分为单框架，二框架和三框架控制力矩陀螺。

超声电机控制力矩陀螺的优点是控制精度高，响应快，基本无延迟，结构简单可靠，重量轻，带自锁等特性。动量轮与高速电机一体化，结构紧凑，可靠度高。超声电机具有结构简单、小型轻量、响应速度快，噪声低、低速大转矩、控制特点好、断电自锁、不受磁场干扰，运动准确等优点，另外还具有耐低温、真空等适应太空环境的特点。首先由于质量轻，低速且大转矩从而不需要附加齿轮等变速结构，避免了使用齿轮变速而产生的震动、冲击与噪声、低效率、难控制等一系列问题；其次它突破了传统电机的概念，没有电磁绕组和磁路，不用电磁相互作用来转换能力，而是利用压电陶瓷的逆压电效应、超声振动和摩擦耦合来转换能量。从而实现了安静、稳定，高定位精度，不受电磁干扰等特点。相对与传统控制力矩陀螺，重量减轻可以为寸土寸金的航天器赢得装备其他设备的质量空间；高分辨率可以让航天器实现清晰的对地观测；高精度则为航天器对准观测目标提供了可靠保证；快响应使得航天器得以快速机动，避免错过转瞬即逝的瞬间，赢得对目标的观测时间；结构简单提高可靠性。在转瞬即逝的战场环境下，只有高响应，高分辨率，高精度定位相互配合实现航天器的快速机动，快速定位，快速侦测目标，具有重大的国防意义。

而普通控制力矩陀螺需单独设计自锁装置，减速机构等，导致整体质量大，结构复杂，同时由于伺服电机控制精度低，响应慢，无法适应航空航天领域对高精度，高响应，重量轻，结构简单可靠的需求。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种精度高，结构紧凑，抗电磁干扰能力强的超声电机控制力矩陀螺，该控制力矩陀螺能够满足小型空间机动平台的需要。

实现本实用新型的技术方案：一种超声电机控制力矩陀螺，它包括高速组件，基体，低速组件，其中，低速组件由超声电机驱动控制。

所述高速组件设有动量轮保护壳，通过螺栓固结在低速框架上。动量轮与高速电机一体，通过螺栓将高速电机的定子与低速框架固连。

所述低速框架设有加强筋，加强筋设于与高速组件固连的部分。

所述低速组件通过滑环为高速组件提供驱动和控制信号。

所述低速组件安装有A、B两轴承，A、B两轴承外圈与中间基体相连。

所述低速组件与光电编码器转子部分固连，光电编码器定子部分通过薄板与中间基体固连，同时，薄板压住B轴承。

所述高速组件包括动量轮及其高速电机。

所述低速组件包括动量轮保护壳，低速框架。

所述超声电机与低速框架连接通过花键—槽配合。

所述中间基体与基座通过定位槽定位，螺栓连接。

所述轴承与低速框架连接是微过盈配合。

所述超声电机与基座连接时通过定位销定位，螺栓连接。

所述低速框架和中间基体设有迷宫环。