[发明专利]一种自带微振动抑制装置的卫星用飞轮结构及其应用

说明书

本发明涉及一种自带微振动抑制装置的卫星用飞轮结构及其应用，包括上壳体、轮体、直流无刷电机、电机安装座和配重质量块，电机安装座上固定直流无刷电机，直流无刷电机输出轴上设置轮体，直流无刷电机输出轴通过轴承连接上壳体，电机安装座上环绕设置C型架，C型架上设置减振弹簧，减振弹簧穿过电机安装座连接配重质量块，配重质量块与电机安装座之间均匀设置减振橡胶球，电机安装座下侧设置下壳体，下壳体连接卫星安装基座。本发明结构简单紧凑，在飞轮内部设置减振结构，利用减振结构在飞轮源头处进行微振动抑制，避免在卫星本体结构上增加减振设计，既提高了单个飞轮对于不同类型卫星的通用性，又降低了卫星研制成本，缩短了卫星研制时间。

技术领域

本发明涉及一种自带微振动抑制装置的卫星用飞轮结构及其应用，属于空间执行机构技术领域。

背景技术

随着空间技术的发展，卫星广泛地应用于通信、遥感、导航和空间科学实验等领域，卫星技术性能指标的不断提高对其在姿态指向精度和姿态稳定性等方面提出了更高的要求。飞轮是卫星上不可或缺的姿态控制机构，其内部转子的动静不平衡、轴承噪声以及电机谐波力矩等因素产生的干扰力(力矩)会迫使在轨卫星发生微小量级的振动，简称微振动效应。一般飞轮所产生的干扰力量级在10^-3g，卫星敏感结构处的受迫位移在几微米到几十微米，因此，这种微振动效应极少造成卫星结构的破坏，但是此效应会影响卫星系统的指向精度和稳定性，降低卫星及其载荷的性能指标，例如，对于高分辨率光学成像卫星而言，在轨成像阶段需要其指向精度优于1″，以此来保证成像清晰，但飞轮所产生的干扰力(力矩)会通过卫星主体结构传递到光学载荷上，并在某一频段与载荷频率耦合，进而使光学载荷视轴抖动，造成成像模糊或扭曲。

为了降低微振动对卫星的干扰，使卫星圆满完成在轨工作任务，通常采取的措施是在干扰力主要传递路径上安装减振或隔振装置，这样虽可以达到一定的微振动抑制效果，但在一定程度上增加了卫星整体质量，同时也延长了卫星研发时间，增加了卫星的研制成本。

有鉴于此，设计一种可以在飞轮源头处进行微振动抑制的飞轮结构是十分有必要的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种自带微振动抑制装置的卫星用飞轮结构，结构简单紧凑，可靠性高，在飞轮内部设置减振结构，利用减振结构在飞轮源头处进行微振动抑制，避免在卫星本体结构上增加减振设计，既提高了单个飞轮对于不同类型卫星的通用性，又降低了卫星研制成本，缩短了卫星研制时间。

本发明还提供上述自带微振动抑制装置的卫星用飞轮结构的应用。

本发明的技术方案如下：

一种自带微振动抑制装置的卫星用飞轮结构，包括上壳体、轮体、直流无刷电机、电机安装座和配重质量块，其中，

电机安装座上固定有直流无刷电机，直流无刷电机输出轴上设置轮体，直流无刷电机输出轴通过轴承连接上壳体，电机安装座上环绕设置C型架，C型架上设置减振弹簧，减振弹簧穿过电机安装座连接配重质量块，配重质量块与电机安装座之间均匀设置减振橡胶球，利用橡胶球阻尼耗散特质来进行吸振，减弱振动幅值，同时避免配重质量块与电机安装座接触后将配重质量块的振动传递回电机安装座，影响微振动抑制效果，电机安装座下侧设置下壳体，下壳体连接卫星安装基座。

优选的，配重质量块中设置圆柱销，减振弹簧通过圆柱销连接配重质量块。

优选的，配重质量块为环形配重块，配重质量块内环直径大于直流无刷电机外径，配重质量块整体套装于直流无刷电机上。

优选的，电机安装座与配重质量块上设置对应的锥形孔，锥形孔内设置减振橡胶球，以锥形孔为安装位，对减振橡胶球进行限位。

优选的，下壳体底面上通过立柱设置上电路板和下电路板，上电路板和下电路板上焊接飞轮驱动电路，作为整个飞轮的驱动控制模块。

优选的，直流无刷电机上设置编码器。