[发明专利]一种金字塔构型四轴微纳飞轮结构

说明书

本发明涉及一种金字塔构型四轴微纳飞轮结构，四个微纳型飞轮分别通过其第一支架安装在组合体整机基座上，成金字塔构型，微纳型飞轮角动量法线与安装面法线夹角可根据需要任意设置；四个微纳型飞轮由密封罩包覆；四路COTS器件驱动线路集成在一块线路板上，对外电气接口由一个接插件实现，简化了结构，降低了成本。驱动线路置于真空密封腔另一侧非密封腔内，并由盖板实现辐照防护，改善了散热条件。此外，该结构还减小了体积、重量；整机为长方体结构，四个微纳型飞轮由整机基座实现对整星机械接口，简化了安装方式，使用方便；轴承组件由一对轴承展开实现外圈或内圈旋转，减少了零件数量，简化了组件结构。

技术领域

本发明涉及一种飞轮结构，特别是一种用于航天器的金字塔构型四轴微纳飞轮结构。

背景技术

飞轮作为航天器的主要执行机构，通过其转速变化输出的力矩来保持航天器的姿态稳定或实现航天器的姿态控制。名称为一种新型三轴集成微飞轮(专利号为CN104158340A)的专利，名称为三轴集成微飞轮结构(专利号为CN107380486A)的专利中，主要涉及三轴集成微飞轮结构。

随着微纳卫星工程的发展，对微纳卫星机动能力提出了更高的要求。为满足上述要求，需要实现微纳飞轮的机构冗余，冗余飞轮构型既可使系统具备更大机动能力，又可在部分微纳飞轮失效时仍然提供任意方向力矩。在微纳卫星工程领域需考虑的机构冗余飞轮结构问题以上专利均没有提及。然而这一微纳飞轮结构问题直接影响微纳卫星的应用，因此解决好微纳飞轮的机构冗余结构问题有着重要的实际意义。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种体积小、重量轻、结构简单的金字塔构型四轴微纳飞轮结构。

本发明的技术解决方案是：

提供一种四轴微纳飞轮结构，包括四个微纳型飞轮、基座、支架结构；

四个微纳型飞轮分别通过一个支架结构固定在基座上，四个微纳型飞轮沿周向均匀分布，均向内或向外倾斜一定角度。

优选的，四个微纳型飞轮向内或向外倾斜角度的范围均为0～90°。

优选的，微纳型飞轮包括电机定子、电机转子和轴承支承结构；轴承支承结构通过一对轴承展开形成内圈旋转或外圈旋转结构，实现电机转子相对于电机定子的旋转。

优选的，微纳型飞轮包括电机定子、电机转子和轴承支承结构，支架结构包括第一支架，第二支架；第一支架的倾斜表面用于固定电机定子，其上开有定位槽以安装第一轴承，电机转子通过其中轴下部安装在第一轴承上；第二轴承安装在电机转子中轴上部，第二支架连接到第二轴承上，实现内圈旋转。

优选的，微纳型飞轮包括电机定子、电机转子和轴承支承结构，支架结构包括第一支架，第二支架；第一支架的倾斜表面用于固定电机定子，中间具有与倾斜表面垂直设置的支承轴，第一轴承和第二轴承安装在支承轴上，并通过法兰实现与电机转子连接；第二支架连接到通过第二轴承阶梯轴上端面，实现外圈旋转。

优选的，还包括中心轴，固定在基座的中心，每个第二支架通过一个支臂连接到中心轴，支臂具有一定弯折角度，使得第二支架的中心轴与转子的中心轴重合。

优选的，根据微纳型飞轮的倾斜角度要求，选择第一支架倾斜表面的倾斜角度以及第二支架支臂的角度。

优选的，还包括锁紧螺母，旋入第二支架的内部，压紧第二轴承的外环。

优选的，电机转子中轴为阶梯轴，下部与第一轴承的内环尺寸匹配，上部与第二轴承的内环尺寸匹配。

优选的，还包括内锁紧螺母、外锁紧螺母；外锁紧螺母通过外螺纹旋入法兰上部开口，将第二轴承的外环压紧至第一轴承的外环；内锁紧螺母通过内螺纹套设在支承轴上，将第二轴承的内环压紧至第一轴承的内环。