[发明专利]一种内动子洛伦兹惯性稳定平台

说明书

本发明公开了一种内动子洛伦兹惯性稳定平台，由动子系统和定子系统两部分组成，动子系统主要包括：球面磁钢、内动子骨架、内平台和陀螺仪；定子系统主要包括：支撑体、径向轴承挡环、径向滚珠轴承套、滚珠、安装底座、控制板、外导磁环、绕组骨架和绕组。本发明的内动子洛伦兹惯性稳定平台，采用密珠轴承实现三轴平动支撑和姿态摇晃自适应衰减，利用线性洛伦兹轴承控制平台姿态，提升了姿态控制带宽与精度。

技术领域

本发明涉及一种惯性稳定平台，尤其涉及一种小体积、低质量、高精度的内动子洛伦兹惯性稳定平台，特别适用于长距遥感、稳瞄、高精度快速大角度机动场合。

背景技术

舰船、飞机、车辆等载体在行驶运动过程中，经常发生颠簸摇晃，导致载体上的载荷设备随载体摇晃，造成载荷设备能力不能充分发挥。高清相机、通讯雷达、瞄准镜等载荷设备需要很好的姿态稳定环境，才能达到最佳性能指标，所以需对载体进行姿态补偿控制。现有姿态补偿手段有整体式姿态补偿机构和局部式姿态补偿机构，前者通过机构对载体姿态进行补偿，后者通过机构对载体上的载荷进行姿态补偿。现有整体式姿态补偿机构有减摇鳍、减摇舭、减摇水舱、减摇陀螺等，其均能够输出很大的姿态补偿力矩，实现对舰船、飞机、车辆等载体的补偿。但其体积重量非常大，载体设计时需考虑减摇力矩引起的应力。此外整体式姿态补偿机构体积质量大，适用于大承载力宏观低速场合，具有偏转角度小，稳定精度低，控制带宽低等缺点。局部式姿态补偿机构只对载体上某个或某几个载荷进行姿态补偿，具有体积质量小，姿态控制带宽高、姿态控制精度高、响应快等优点。

现有局部式姿态补偿机构有stewart平台、陀螺平台、磁悬浮平台等。stewart平台属于六自由度并联机构，具有刚度大、承载能力强等优势，但其体积重量大，且自身存在六个误差源，对位置姿态进行解算时常出现奇异解。陀螺平台利用陀螺仪特性来保持平台稳定，可隔离载体的扰动，并且控制系统简单，但受到干扰力矩和外界因素的影响，会引起陀螺漂移，影响平台精度。现有磁悬浮平台多为磁阻力式稳定平台，采用多组线圈差动对平台进行控制，控制精度不受外界因素影响，但磁阻力轴承与电流成平方关系，限制了平台姿态控制精度的进一步提升。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术不足，提出一种新型大角度偏摆、高控制带宽、高控制精度的内动子洛伦兹惯性稳定平台，可实现沿方位轴和俯仰轴±20°偏转。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的内动子洛伦兹惯性稳定平台，主要由动子系统和定子系统两部分组成，动子系统主要包括：球面磁钢、内动子骨架、内平台和陀螺仪；定子系统主要包括：支撑体、上径向轴承挡环、下径向轴承挡环、径向滚珠轴承套、滚珠、安装底座、控制板、外导磁环、左绕组骨架、右绕组骨架、前绕组骨架、后绕组骨架、左绕组、右绕组、前绕组和后绕组；球面磁钢位于内动子骨架的径向外侧，并通过环氧树脂胶固定在内动子骨架的上，内动子骨架位于球面磁钢的径向内侧，并与球面磁钢同球心位置安装，内平台位于内动子骨架的径向内侧上端，并通过内动子骨架与内平台间的螺纹配合安装在内动子骨架上，陀螺仪位于内平台的轴向上端，并通过紧固螺钉安装在内平台上，支撑体位于内平台的轴向下端，上径向轴承挡环通过螺钉固定在支撑体径向球形端面的轴向上端，下径向轴承挡环通过螺钉固定在支撑体径向球形端面的轴向下端，上径向轴承挡环和下径向轴承挡环的中心与支撑体的中心处于同一轴线上，径向滚珠轴承套位于支撑体径向球形端面的径向外侧，径向滚珠轴承套位于上径向轴承挡环的轴向下端和下径向轴承挡环的轴向上端，滚珠内嵌于径向滚珠轴承套中，安装底座位于支撑体的轴向下端，并通过螺纹和支撑体固连在一起，控制板固定在安装底座上，外导磁环、左绕组骨架、右绕组骨架、前绕组骨架、后绕组骨架、左绕组、右绕组、前绕组和后绕组位于球面磁钢的径向外侧，外导磁环通过螺钉固定在安装底座的轴向上端，外导磁环与球面磁钢共球心安装，左绕组骨架、右绕组骨架、前绕组骨架和后绕组骨架通过螺钉固定在外导磁环径向内侧左右前后四个方向上，左绕组、右绕组、前绕组和后绕组分别缠绕在左绕组骨架、右绕组骨架、前绕组骨架和后绕组骨架上，并通过环氧树脂胶固定在左绕组骨架、右绕组骨架、前绕组骨架和后绕组骨架上，球面磁钢和外导磁环之间形成球壳气隙。