一種旋轉(zhuǎn)調(diào)制洛倫茲力磁軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非接觸磁懸浮軸承，特別是一種具有旋轉(zhuǎn)調(diào)制功能的洛倫茲力磁軸承，可作為小型航天器中旋轉(zhuǎn)部件的無接觸支撐，特別適用于磁懸浮敏感陀螺的非接觸支承。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星、空間站等航天器對于姿態(tài)控制的精度要求越來越高，傳統(tǒng)機械偏置動量輪已經(jīng)不能滿足要求。磁懸浮偏置動量輪采用磁軸承支承，消除了機械軸承帶來的磨損，提高了控制力矩的精度和穩(wěn)定度。
[0003]現(xiàn)有磁懸浮偏置動量輪中一般采用磁阻式磁軸承或洛倫茲力磁軸承，磁阻式磁軸承的電磁力與電流成平方關(guān)系，線性度較差，控制精度較低，洛倫茲力磁軸承的電磁力與電流為線性關(guān)系，控制精度較高。專利CN102303709B和論文《一種磁懸浮陀螺飛輪方案設(shè)計與關(guān)鍵技術(shù)分析》中均設(shè)計到洛倫茲力磁軸承，前者通過改變線圈中電流的大小和方向來控制兩個徑向偏轉(zhuǎn)自由度，后者利用洛倫茲力與電流的線性關(guān)系來控制軸向力，但兩者結(jié)構(gòu)均較為復(fù)雜。另外，現(xiàn)有的磁懸浮偏置動量輪或者磁懸浮陀螺，如果要實現(xiàn)其作為敏感部件的檢測功能，往往受限于環(huán)境干擾力矩導(dǎo)致其檢測部件精度的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種消除了干擾的、且具有旋轉(zhuǎn)調(diào)制功能的洛倫茲力磁軸承。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種旋轉(zhuǎn)調(diào)制洛倫茲力磁軸承，其特征在于:其包括:轉(zhuǎn)子套筒(I)、墊環(huán)(2)、上磁鋼(3-1)、下磁鋼(3-2)、隔磁環(huán)(4)、鎖母(5)、左定子線圈(6-1)、前定子線圈(6-2)、右定子線圈(6-3)、后定子線圈(6-4)、定子骨架(7)、氣隙(8)、定子安裝盤(9)、旋轉(zhuǎn)調(diào)制轉(zhuǎn)子軸承套(10)、旋轉(zhuǎn)調(diào)制軸承(11)、旋轉(zhuǎn)調(diào)制轉(zhuǎn)子鎖母(12)、超聲波電機轉(zhuǎn)子(13)、超聲波電機定子(14)、旋轉(zhuǎn)調(diào)制定子軸承套(15)和旋轉(zhuǎn)調(diào)制定子鎖母(16)。其中墊環(huán)(2)位于轉(zhuǎn)子套筒(I)凹槽的徑向外側(cè)上端，上磁鋼(3-1)位于轉(zhuǎn)子套筒(I)凹槽的徑向外側(cè)，墊環(huán)⑵的軸向下端，隔磁環(huán)⑷位于轉(zhuǎn)子套筒(I)凹槽的徑向外側(cè)，上磁鋼(3-1)的軸向下端，下磁鋼(3-2)位于轉(zhuǎn)子套筒(I)凹槽的徑向外側(cè)，隔磁環(huán)(4)的軸向下端，鎖母(5)位于轉(zhuǎn)子套筒(I)凹槽的徑向外側(cè)，下磁鋼(3-2)的軸向下端，墊環(huán)(2)、上磁鋼(3-1)、下磁鋼(3-2)和隔磁環(huán)(4)通過鎖母(5)的螺紋連接固定在轉(zhuǎn)子套筒(I)上，左定子線圈(6-1)、前定子線圈(6-2)、右定子線圈(6-3)和后定子線圈(6-4)位于轉(zhuǎn)子套筒(I)的凸臺上，并通過環(huán)氧樹脂膠固定在轉(zhuǎn)子套筒(I)上，墊環(huán)(2)、上磁鋼(3-1)、下磁鋼(3-2)、隔磁環(huán)(4)和鎖母
(5)的徑向內(nèi)側(cè)，通過定子骨架(7)在±X方向和±￥方向均布的四個凸臺固定在定子骨架
(7)上，墊環(huán)(2)、上磁鋼(3-1)、下磁鋼(3-2)、隔磁環(huán)(4)和鎖母(5)與左定子線圈(6-1)、前定子線圈(6-2)、右定子線圈(6-3)和后定子線圈(6-4)之間留有一定的間隙，形成氣隙(8)，定子骨架(7)與定子安裝盤(9)通過螺釘固定連接，定子安裝盤(9)的軸向外側(cè)為旋轉(zhuǎn)調(diào)制轉(zhuǎn)子軸承套(10)，定子安裝盤(9)與旋轉(zhuǎn)調(diào)制轉(zhuǎn)子軸承套(10)之間為過盈配合連接，旋轉(zhuǎn)調(diào)制軸承(11)的內(nèi)圈固定在旋轉(zhuǎn)調(diào)制轉(zhuǎn)子軸承套(10)上，旋轉(zhuǎn)調(diào)制軸承(11)的外圈與旋轉(zhuǎn)調(diào)制定子軸承套(15)過盈配合連接，定子安裝盤(9)與超聲波電機轉(zhuǎn)子(13)固連，超聲波電機轉(zhuǎn)子(13)與超聲波電機定子(14)通過壓力固連，超聲波電機定子(14)與旋轉(zhuǎn)調(diào)制定子軸承套(15)過盈配合連接，旋轉(zhuǎn)調(diào)制轉(zhuǎn)子鎖母(12)將旋轉(zhuǎn)調(diào)制軸承(11)的內(nèi)圈在軸向方向上固定在旋轉(zhuǎn)調(diào)制轉(zhuǎn)子軸承套(10)上，旋轉(zhuǎn)調(diào)制定子鎖母(16)將旋轉(zhuǎn)調(diào)制軸承(11)的外圈在軸向方向上固定在旋轉(zhuǎn)調(diào)制定子軸承套(15)上。
[0006]所述的上磁鋼(3-1)和下磁鋼(3-2)為衫鈷合金或釹鐵硼合金材料。
[0007]所述的左定子線圈(6-1)、前定子線圈(6-2)、右定子線圈(6-3)和后定子線圈(6-
4)匝數(shù)均為100?200匝。
[0008]所述的定子骨架(7)為耐高溫高強度的聚酰亞胺材料。
[0009]所述的氣隙(8)大小為0.5mm?0.7mm。
[0010]本發(fā)明的原理是:本發(fā)明依據(jù)的重要機理是磁軸承的定子旋轉(zhuǎn)調(diào)制的機理，也就是說，通過周期性旋轉(zhuǎn)洛倫茲力定子，使其敏感軸周期性變化，將被測信號(轉(zhuǎn)子的角速率信號)調(diào)制到旋轉(zhuǎn)周期載波上，由于陀螺漂移誤差不隨旋轉(zhuǎn)載波周期變化，因此將該徑向磁軸承用于敏感轉(zhuǎn)子的角速率信息的時候，就可以通過解調(diào)和濾波來消除陀螺漂移引入導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子角速率信息的誤差，故本發(fā)明的創(chuàng)新點就在于洛倫茲力的定子旋轉(zhuǎn)，本發(fā)明采用超聲電機實現(xiàn)這一功能，其中實現(xiàn)定子旋轉(zhuǎn)的機構(gòu)主要包括:定子安裝盤(9)、旋轉(zhuǎn)調(diào)制轉(zhuǎn)子軸承套(1)、旋轉(zhuǎn)調(diào)制軸承(II)、旋轉(zhuǎn)調(diào)制轉(zhuǎn)子鎖母(12)、超聲波電機轉(zhuǎn)子(13)、超聲波電機定子(14)、旋轉(zhuǎn)調(diào)制定子軸承套(15)和旋轉(zhuǎn)調(diào)制定子鎖母(16)，其中定子骨架(7)與定子安裝盤(9)通過螺釘固定連接，定子安裝盤(9)的軸向外側(cè)為旋轉(zhuǎn)調(diào)制轉(zhuǎn)子軸承套(10)，定子安裝盤(9)與旋轉(zhuǎn)調(diào)制轉(zhuǎn)子軸承套(10)之間為過盈配合連接，旋轉(zhuǎn)調(diào)制軸承(11)的內(nèi)圈固定在旋轉(zhuǎn)調(diào)制轉(zhuǎn)子軸承套(10)上，旋轉(zhuǎn)調(diào)制軸承(11)的外圈與旋轉(zhuǎn)調(diào)制定子軸承套(15)過盈配合連接，定子安裝盤(9)與超聲波電機轉(zhuǎn)子(13)固連，超聲波電機轉(zhuǎn)子(13)與超聲波電機定子(14)通過壓力固連，超聲波電機定子(14)與旋轉(zhuǎn)調(diào)制定子軸承套(15)過盈配合連接，旋轉(zhuǎn)調(diào)制轉(zhuǎn)子鎖母(12)將旋轉(zhuǎn)調(diào)制軸承(11)的內(nèi)圈在軸向方向上固定在旋轉(zhuǎn)調(diào)制轉(zhuǎn)子軸承套(1)上，旋轉(zhuǎn)調(diào)制定子鎖母(16)將旋轉(zhuǎn)調(diào)制軸承(11)的外圈在軸向方向上固定在旋轉(zhuǎn)調(diào)制定子軸承套(15)上。將洛倫茲力磁軸承應(yīng)用于提供X和y方向偏轉(zhuǎn)力矩的磁懸浮飛輪系統(tǒng)中，通過超聲電機使其旋轉(zhuǎn)，可以實現(xiàn)消除X和y方向兩自由度角速率的陀螺漂移，從而提高角速率的檢測精度。
[0011]本發(fā)明的方案與現(xiàn)有方案相比，主要優(yōu)點在于:(I)本發(fā)明由于采用了洛倫茲力磁軸承，電磁力與電流之間為線性關(guān)系，提高了磁軸承的控制精度；(2)本發(fā)明的洛倫茲力磁軸承線圈沿圓周均布，使磁場具有較好的圓周均勻度，可以使得磁極中磁密更加均勻，不會導(dǎo)致局部磁密飽和的現(xiàn)象；(3)由于其定子通過超聲電機進行驅(qū)動，實現(xiàn)了定子的旋轉(zhuǎn)，因此具有旋轉(zhuǎn)調(diào)制功能，故可以消除陀螺轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)引入的陀螺漂移，大大提高了檢測精度。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明技術(shù)解決方案的一種旋轉(zhuǎn)調(diào)制洛倫茲力磁軸承的剖視圖；
[0013]圖2為本發(fā)明技術(shù)解決方案的洛倫茲力磁軸承結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖3為本發(fā)明技術(shù)解決方案的旋轉(zhuǎn)調(diào)制部分結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖4為本發(fā)明技術(shù)解決方案的洛倫茲力磁軸承定子整體三維結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。
[0017]如圖1、圖2和圖3所示，一種旋轉(zhuǎn)調(diào)制洛倫茲力磁軸承，其特征在于:主要包括:轉(zhuǎn)子套筒(I)、墊