[发明专利]一种半陀螺式微型控制力矩陀螺

说明书

一种半陀螺式微型控制力矩陀螺，包括：框架转子组件和框架驱动组件，框架转子组件包括：旋转质量本体、第一角接触球轴承、第二角接触球轴承、第一轴承压盖、第二轴承压盖、预紧螺钉、框架、高速电机转子和高速电机定子，框架驱动组件包括：机座、第一低速主轴、第三角接触球轴承、第四角接触球轴承、外锁紧螺母、内锁紧螺母、低速电机定子、低速电机转子、导电环调整环、导电环、旋变转子、旋变定子、第二低速主轴、后盖。本发明的控制力矩陀螺具备轻质量、小体积、低功耗、快速装配的特点，满足100千克及以下级微纳卫星姿态控制需求。使微纳卫星具备高精度对地观测，发现和连续跟踪目标，对空间目标的监视，卫星在轨重构的能力。本发明的控制力矩陀螺可构建组合体，实现卫星快速集成。

技术领域

本发明涉及一种半陀螺式微型控制力矩陀螺，属于控制力矩陀螺技术领域。

背景技术

目前常用的控制力矩陀螺的结构类型有两类：普通陀螺式结构和悬臂式结构。大中型控制力陀螺主要采用普通陀螺式结构，悬臂式结构主要应用于中小型控制力矩陀螺。

普通陀螺式结构具有抗力学环境能力强、适于实现框架无限转角功能的优点，但结构尺寸稍大。悬臂式结构具有结构紧凑、体积小、重量轻的优势，但抗力学环境性能稍差。由于悬臂式结构形式需要设置较大框架轴系以支撑旋转质量本体，因此不适用于微型控制力矩陀螺。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服上述现有技术的不足，本发明提供一种半陀螺式微型控制力矩陀螺，由框架转子组件和框架驱动组件组成，框架转子组件采用一对高速角接触球轴承面对面安装作为旋转质量本体的旋转支承，在不设置供油系统的情况下，通过添加基础油以及控制轴承保持架含油率实现高速角接触球轴承2年的空间环境润滑寿命，将高速电机转子内置于旋转质量本体形成一体化的电机转子组件，设计一体化的框架实现对角接触球轴承、旋转质量本体、高速电机定子等在内的高速转子组件的精密支撑。框架驱动组件为嵌套式设计，导电环安装在第一低速主轴与第二低速主轴内，第二低速主轴外侧安装旋变转子，第一低速主轴与第二低速主轴联接，低速电机转子驱动第一低速主轴与第二低速主轴绕第一低速主轴的轴线旋转，带动框架转子组件对外输出控制力矩，简化了结构，节省了空间，降低了重量。

本发明的技术方案为：一种半陀螺式微型控制力矩陀螺，包括：框架转子组件和框架驱动组件；

框架转子组件，包括：旋转质量本体(1)，第一高速角接触球轴承(2)、第二高速角接触球轴承(6)、第一轴承压盖(3)、第二轴承压盖(5)、预紧螺钉(4)、框架(7)、高速电机转子(8)和高速电机定子(9)；

旋转质量本体(1)，包括：轮缘和轮辐、中心转轴；中心转轴通过沿周向分布的轮辐与轮缘内侧相连，轮缘和中心转轴同轴；

轮缘，包括外层轮缘和内层轮缘；外层轮缘和内层轮缘均为同轴的中空圆柱；外层轮缘和内层轮缘之间形成高速电机转子(8)安装空间；

框架(7)，包括：U字型支架(71)、第一轴承安装座(72)、连接梁(73)、电机定子安装支架(74)和第二轴承安装座(75)；

U字型支架(71)一端设有第一轴承安装座(72)，第一轴承安装座(72)通过连接梁(73)与电机定子安装支架(74)连接；

U字型支架另一端设有第二轴承安装座(75)；

旋转质量本体(1)的中心转轴一端通过第一高速角接触球轴承(2)与第一轴承安装座(72)连接；旋转质量本体(1)的中心转轴另一端通过第二高速角接触球轴承(6)与第二轴承安装座(75)连接；

第一轴承压盖(3)一侧中心具有柱形凸台，与第一高速角接触球轴承(2)接触，第一轴承压盖(3)一侧的边缘通过预紧螺钉(4)与第一轴承安装座(72)连接，实现对第一高速角接触球轴承(2)预紧功能；