一种微型控制力矩陀螺结构的制作方法

1.本实用新型涉及控制力矩陀螺技术领域，特别是涉及一种微型控制力矩陀螺结构。


背景技术：

2.在微小卫星姿控系统中，使用的姿控系统主要有推进系统、动量轮、磁力矩器、控制力矩陀螺。其中，推进系统的工质是定量的，其寿命与工质含量相关，所以一般用于卫星变轨，若用于姿态调整，还有调整精度低的缺点；动量轮是技术成熟的控制产品，其通过改变转子的旋转角速度，从而实现与整星的动量交换，对整星姿态进行控制，但是动量轮体积较小时输出力矩有限，无法满足卫星快速机动的需求；磁力矩器工作时会产生很强的工作磁场，需要与受干扰设备分时工作，在输出力矩方面也有着控制力矩较小的缺点。控制力矩陀螺具有调整卫星姿态，维持卫星稳态运行等功能，微小卫星使用的控制力矩陀螺主要是单框架控制力矩陀螺，其优点是控制力矩大，可使卫星快速转动到指定姿态。然而，控制力矩陀螺转子组件直接与框架电机输出端连接，转子组件的质量占整体质量比重大，力学试验和火箭发射段的强烈振动会对框架电机的轴系造成损伤，降低框架电机使用寿命。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是解决上述问题，提供一种微型控制力矩陀螺结构。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案，如下所述：
5.一种微型控制力矩陀螺结构，包括框架组件以及连接于所述框架组件上的转子组件；
6.所述框架组件包括框架电机座、连接于所述框架电机座上的轴承座、设于所述框架电机座内的框架电机、连接于所述框架电机的输出端的传力架以及连接于所述传力架上的框架轴承；所述框架轴承设于所述轴承座内，所述框架轴承的底部设有轴承挡板；所述框架电机座上设有沿竖直方向延伸至所述传力架的限位柱；
7.所述转子组件包括保护盖、设于所述保护盖内的轮子，以及连接于所述轮子的中心轴的转子电机；所述保护盖形成包络空间，所述包络空间内设有与所述转子电机连接、并用于控制所述转子电机的转子电机电路板；所述传力架连接于所述保护盖的底端。
8.优选地，所述框架组件还包括连接于所述框架电机的输出端的传力轴，所述传力架的底部连接于所述传力轴。
9.优选地，所述传力架包括与所述传力轴连接的连接部，以及设于所述轴承座外并连接于所述保护盖的支承部；所述框架轴承套设于所述连接部。
10.优选地，所述框架组件还包括底板；所述框架电机座以及所述框架电机的底部均连接于所述底板上。
11.优选地，所述框架电机包括低速无刷直流电机。
12.优选地，所述转子电机设于所述保护盖外；所述轮子的中心轴的两端分别套设有
转子轴承；所述转子轴承内圈抵接于所述轮子的中心轴，所述转子轴承的外圈抵接于所述保护盖。
13.优选地，所述转子轴承与轮子过盈配合。
14.优选地，所述转子组件还包括连接于所述保护盖上的调整螺帽，所述调整螺帽与远离所述转子电机一端的转子轴承对应设置。
15.优选地，所述转子电机电路板设于所述保护盖的内壁；所述转子电机电路板在所述包络空间内避让所述轮子转动时形成的轨迹设置。
16.优选地，所述传力架与所述限位柱对应的区域上设有避让槽，所述避让槽的弧度与所述转子组件的转动角度匹配。
17.本实用新型产生的有益效果至少包括：
18.本实用新型所述微型控制力矩陀螺结构将所述转子电机电路板集成于所述包络空间内，减小控制力矩陀螺体积，提升了空间利用率，并且增加了对所述转子电机电路板的保护；
19.所述框架轴承的设置避免了所述框架电机与质量较大的转子组件直连，减轻了力学试验或火箭发射段强烈振动对电机轴系的损伤，提高了抗振性能，延长了使用寿命；
20.所述框架电机座上设有限位柱，避免了因软件控制错误导致等原因使得所述框架电机转动过程，超过所述转子电机电路板的电路线长度而导致电路线断裂，避免了部件的机械损伤，保证了使用寿命。本实用新型所述微型控制力矩陀螺结构的角动量为0.2nms，填补了国内市场空白。
附图说明
21.图1为本实用新型的微型控制力矩陀螺结构的整体示意图；
22.图2为框架组件的示意图；
23.图3为转子组件的示意图；
24.其中，001为保护盖、002为限位柱、003为传力架、004为轴承座、005为框架电机座、006为底板，101为框架轴承、102为框架电机、103为轴承挡板、104为传力轴，201为转子电机电路板、202为调整螺帽、203为轮子、204为转子电机、205为转子轴承。
具体实施方式
25.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
26.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
27.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
28.在本实用新型的描述中，术语“竖直”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.实施例1
30.如图1至图3所示，本实用新型所述微型控制力矩陀螺结构，该微型控制力矩陀螺结构为0.2nms角动量微型控制力矩陀螺，其包括框架组件以及连接于所述框架组件上的转子组件；所述框架组件包括框架电机座005、连接于所述框架电机座005上并用于保护并固定框架轴承101的轴承座004、设于所述框架电机座005内并用于向所述转子组件输出力矩的框架电机102、连接于所述框架电机102的输出端的传力架003以及连接于所述传力架003上的框架轴承101；所述框架轴承101设于所述轴承座004内，所述框架轴承101的底部设有轴承挡板103；所述框架电机座005上设有沿竖直方向延伸至所述传力架003的限位柱002。
31.所述框架电机座005用于支承所述转子组件并保护所述框架电机102，减弱或消除了控制力矩陀螺振动时对所述框架电机102的振动影响；所述轴承挡板103使得所述框架轴承101的顶部与所述轴承座004的内壁牢固连接；即所述轴承挡板103设于所述框架轴承101底部与所述框架电机102顶部之间；所述轴承挡板103使得所述框架轴承101的顶部与所述轴承座004的内壁紧密接触，对所述框架轴承101进行牢固定位，防止了所述框架轴承101的振动，提升了微型控制力矩陀螺结构的运行的稳定性，避免了所述框架轴承101的摩擦，减缓了部件损伤，延长了使用寿命。
32.所述转子组件包括保护盖001、设于所述保护盖001内的轮子203，以及连接于所述轮子203的中心轴并用于驱动所述轮子203高速转动的转子电机204；所述保护盖001形成包络空间，所述包络空间内设有与所述转子电机204连接、并用于控制所述转子电机204的转子电机电路板201；所述传力架003连接于所述保护盖001的底端。所述保护盖001对所述转子电机电路板201以及所述轮子203进行保护作用。
33.所述框架组件还包括连接于所述框架电机102的输出端的传力轴104，所述传力轴104用于将所述框架电机102的力矩传导至所述转子组件，所述传力架003的底部连接于所述传力轴104。
34.所述传力架003包括与所述传力轴104连接的连接部，以及设于所述轴承座004外并连接于所述保护盖001的支承部；所述框架轴承101套设于所述连接部，所述支承部与所述转子组件连接的区域形成连接平台。
35.所述框架组件还包括底板006；所述框架电机座005以及所述框架电机102的底部均连接于所述底板006上。所述限位柱002与所述底板006的平面垂直设置。需要说明的是，本实用新型中，所述方位顶指的是远离所述底板006的方向，所述底指的是朝向所述底板006的方向。
36.作为优选地，本实施例中所述框架电机102包括低速无刷直流电机。与现有技术中采用的高速无刷直流电机相比较，本实用新型所述微型控制力矩陀螺结构无需设置减速器、简化了机械结构、减轻了质量、缩减了体积且转速可调、提高了控制精度及抗振效果。
37.所述转子电机204设于所述保护盖001外；所述转子电机204的转动端通过联轴器连接于所述轮子203的中心轴；所述轮子203的中心轴的两端分别套设有转子轴承205；所述
转子轴承205内圈抵接于所述轮子203的中心轴，所述转子轴承205的外圈抵接于所述保护盖001。
38.所述转子轴承205与轮子203过盈配合，减弱了在所述轮子203高速转动过程中产生的摩擦力和振动，提升了抗振性能。
39.所述转子组件还包括连接于所述保护盖001上的调整螺帽202，所述调整螺帽202与远离所述转子电机204一端的转子轴承205对应设置；所述调整螺帽202用于转子轴承205的预紧和固定；作为优选地，所述调整螺帽202与所述保护盖001螺纹连接。
40.所述转子电机电路板201设于所述保护盖001的内壁；所述转子电机电路板201在所述包络空间内避让所述轮子203转动时形成的轨迹设置。
41.所述传力架003与所述限位柱002对应的区域上设有供所述限位柱002插入的避让槽，所述避让槽的弧度与所述转子组件的转动角度匹配。
42.使用时，所述框架电机102向所述传力轴104传递力矩，所述传力轴104将力矩传输至所述传力架003，进而完成所述框架电机102向所述转子组件的力矩传输；所述转子电机204驱动所述轮子203绕所述轮子203的中心轴高速转动。
43.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
44.以上实施例仅表达了本实用新型的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种微型控制力矩陀螺结构，其特征在于：包括框架组件以及连接于所述框架组件上的转子组件；所述框架组件包括框架电机座、连接于所述框架电机座上的轴承座、设于所述框架电机座内的框架电机、连接于所述框架电机的输出端的传力架以及连接于所述传力架上的框架轴承；所述框架轴承设于所述轴承座内，所述框架轴承的底部设有轴承挡板；所述框架电机座上设有沿竖直方向延伸至所述传力架的限位柱；所述转子组件包括保护盖、设于所述保护盖内的轮子，以及连接于所述轮子的中心轴的转子电机；所述保护盖形成包络空间，所述包络空间内设有与所述转子电机连接、并用于控制所述转子电机的转子电机电路板；所述传力架连接于所述保护盖的底端。2.根据权利要求1所述微型控制力矩陀螺结构，其特征在于：所述框架组件还包括连接于所述框架电机的输出端的传力轴，所述传力架的底部连接于所述传力轴。3.根据权利要求2所述微型控制力矩陀螺结构，其特征在于：所述传力架包括与所述传力轴连接的连接部，以及设于所述轴承座外并连接于所述保护盖的支承部；所述框架轴承套设于所述连接部。4.根据权利要求1所述微型控制力矩陀螺结构，其特征在于：所述框架组件还包括底板；所述框架电机座以及所述框架电机的底部均连接于所述底板上。5.根据权利要求1所述微型控制力矩陀螺结构，其特征在于：所述框架电机包括低速无刷直流电机。6.根据权利要求1所述微型控制力矩陀螺结构，其特征在于：所述转子电机设于所述保护盖外；所述轮子的中心轴的两端分别套设有转子轴承；所述转子轴承内圈抵接于所述轮子的中心轴，所述转子轴承的外圈抵接于所述保护盖。7.根据权利要求6所述微型控制力矩陀螺结构，其特征在于：所述转子轴承与轮子过盈配合。8.根据权利要求1所述微型控制力矩陀螺结构，其特征在于：所述转子组件还包括连接于所述保护盖上的调整螺帽，所述调整螺帽与远离所述转子电机一端的转子轴承对应设置。9.根据权利要求1所述微型控制力矩陀螺结构，其特征在于：所述转子电机电路板设于所述保护盖的内壁；所述转子电机电路板在所述包络空间内避让所述轮子转动时形成的轨迹设置。10.根据权利要求1所述微型控制力矩陀螺结构，其特征在于：所述传力架与所述限位柱对应的区域上设有避让槽，所述避让槽的弧度与所述转子组件的转动角度匹配。

技术总结
本实用新型涉及一种微型控制力矩陀螺结构，包括框架组件以及连接于所述框架组件上的转子组件；所述框架组件包括框架电机座、轴承座、框架电机、传力架以及框架轴承；所述框架轴承设于所述轴承座内，所述框架轴承的底部设有轴承挡板；所述框架电机座上设有沿竖直方向延伸至所述传力架的限位柱；所述转子组件包括保护盖、轮子以及转子电机；所述保护盖形成包络空间，所述包络空间内设有与所述转子电机连接的转子电机电路板。本实用新型所述微型控制力矩陀螺结构提升了空间利用率、提高了抗振性能、延长了使用寿命，本实用新型所述微型控制力矩陀螺结构的角动量为0.2Nms，填补了国内市场空白。场空白。场空白。


技术研发人员：张汉城 陈豪智 丁强强 付亭铠 李钦儒 滕浩
受保护的技术使用者：深圳市魔方卫星科技有限公司
技术研发日：2022.12.27
技术公布日：2023/5/31