[发明专利]一种变惯量反作用飞轮

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞轮，属于姿态控制的反作用飞轮领域，尤其涉及一种变惯量反作用飞轮。 

背景技术

反作用飞轮作为姿态调节关键部件在卫星、独轮机器人等航天器和机器人领域中得到了非常广泛地应用。在物体内部安装反作用飞轮，通过驱动反作用飞轮获得反力矩可以控制物体的姿态，物体在作快速大角度姿态机动时，一般需要较大反力矩；而在做高精度姿态调节时则需要很小的反力矩对姿态进行调节。由于反作用飞轮转速和电机控制精度的限制，一般提供大的反力矩，需要转动惯量大的反作用飞轮，反之需要转动惯量较小的反作用飞轮，变惯量反作用飞轮较好地满足了这一需求。现有变惯量反作用飞轮结构尺寸大，需要较大的安装和工作空间，不利于航空器、机器人等的小型化。 

发明内容

为克服现有变惯量反作用飞轮的上述不足，本发明提供了一种变惯量反作用飞轮，具体技术方案如下： 

本发明的目的在于提供一种变惯量反作用飞轮，可快速调节飞轮的转动惯量，且结构紧凑，需要较小的安装和工作空间。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种变惯量反作用飞轮，包括固定齿轮箱组件、回转齿轮箱组件、飞轮组件，所述的固定齿轮箱组件电机I、电机II、固定齿轮箱壳体、小齿轮I、轴承I、大齿轮I、小齿轮II、大齿轮II、 轴承II；所述的回转齿轮箱组件包括回转齿轮箱壳体、传动轴、锥齿轮I、轴承III；所述的飞轮组件包括锥齿轮II、丝杠、轴承IV、丝杠螺母、配重块、导向杆、滑动轴承、挡板和轴承V。 

电机I(2)、电机II(1)固定在固定齿轮箱壳体(3)上，电机I(2)、电机II(1)的输出轴上分别固定有小齿轮I(4)、小齿轮II(9)，小齿轮I(4)、小齿轮II(9)分别与大齿轮I(7)、大齿轮II(10)相啮合，大齿轮I(7)与回转齿轮箱壳体(6)固定，带动回转齿轮箱壳体(6)转动，回转齿轮箱壳体(6)通过轴承I(5)安装在固定齿轮箱壳体(3)上，大齿轮I(10)固定在传动轴(8)的一端，带动固定在传动轴(8)另一端的锥齿轮I(12)转动，传动轴(8)两端通过轴承II(11)、轴承III(13)分别与固定齿轮箱壳体(3)、回转齿轮箱壳体(6)连接；丝杠(15)通过轴承IV(16)安装到回转齿轮箱壳体(6)上，丝杠(15)的一端通过轴承V(22)安装有挡板(21)，另一端固定有锥齿轮II(14)，锥齿轮II(14)与锥齿轮I(12)啮合，导向杆(19)固定连接于回转齿轮箱壳体(6)和挡板(21)之间，丝杠(15)与丝杠螺母(17)啮合，丝杠螺母(17)与配重块(18)固定，配重块(18)与导向杆(19)间设置有滑动轴承(20)； 

所述的固定齿轮箱壳体(3)上设置有安装孔(3-1)，用于固定变惯量反作用飞轮；所述的回转齿轮箱壳体(6)上设置有两套以上的飞轮组件； 

固定齿轮箱组件有两路输出，一路输出为电机I(2)依次通过小齿轮I(4)、大齿轮I(7)驱动回转齿轮箱组件中的回转齿轮箱壳体(6)转动，进而带动配重块(18)回转，当锥齿轮I(12)相对于固定齿轮箱壳体(3)静止时，锥齿轮II(14)在回转齿轮箱壳体(6)的带动下产生转速二路输出为电机II(1)依次通过小齿轮II(9)、大齿轮II(10)驱动回转齿轮箱组件中的锥齿轮I(12) 转动，进而带动锥齿轮II(14)产生转速因此，上述两路输出叠加在锥齿轮II(14)的实际转速为通过控制电机I(2)、电机II(1)的转速来控制锥齿轮II(14)的转速，锥齿轮II(14)依次通过丝杠(15)、丝杠螺母(17)带动配重块(18)沿导向杆(19)的移动，进而控制配重块(18)的惯性半径，以改变飞轮组件的转动惯量，同时通过控制电机I(2)、电机II(1)的转速控制配重块(18)的回转角加速度，从而控制系统输出的反作用力矩范围和精度。 

电机I(2)、电机II(1)安装在固定齿轮箱壳体(6)的同一侧。 

有益效果 

1.通过控制电机I、电机II的转速可快速调节配重块的惯性半径和回转角加速度，有效提高了系统输出反作用力矩的精度，扩展了系统输出反作用力矩范围。 

2.电机I、电机II安装在固定齿轮箱的同一侧，系统整体结构紧凑，有效减小了系统所需的安装和工作空间，应用于航天器和机器人领域中，有利于航天器和机器人的小型化。 

附图说明

附图1为本发明结构示意图。