[发明专利]一种高精度飞轮电机测速装置

说明书

一种提高飞轮电机测速精度的装置，涉及卫星姿态控制部件技术领域，解决飞轮电机低速测量精度不高的缺点。包括飞轮电机、敏感面朝向飞轮电机转子的齿轮传感器、信号处理电路板、电源信号线、信号处理电路板安装支架和磁钢。采用齿轮传感器敏感飞轮电机转子轴外周齿轮旋转时齿顶和齿谷，输出的数字信号或模拟信号经过信号处理电路板处理得到标准方波信号，通过电源信号线送至飞轮电机控制器来获取飞轮电机角速度值信息。本发明在现有飞轮电机霍尔传感器测速的基础上，增加该测速装置，克服了飞轮电机低速测量精度不高的缺点，采用非接触式测量，不会对原有系统的结构和电子学造成负担，结构简单、安装便捷、体积小、重量轻、可靠性高。

技术领域

本发明涉及卫星姿态控制部件技术领域，具体涉及一种高精度飞轮电机测速装置。

背景技术

卫星姿态控制飞轮系统通过控制飞轮转子的转速，利用自身角动量的变化调整卫星的姿态，具有可靠性高、控制精度高和功耗低等优点，是现代卫星姿态控制的关键执行机构。要提高卫星姿态控制精度，必须先提高飞轮系统的稳定度和精度，其中，提高飞轮电机的测速精度非常重要。

飞轮系统常采用直流无刷电机作为驱动电机，飞轮电机的控制系统常采用霍尔传感器测量转速，具有使用效率高、不容易受到污染、可靠性高、体积小、质量轻等优点。但是采用霍尔传感器测速，存在霍尔元件安装误差、定子线圈和转子磁极加工误差导致霍尔测速出现误差及飞轮电机低速时霍尔脉冲数量少带来的测速精度不高的问题。为了获得高分辨率，如果采用编码器或旋转变压器测量转速，存在体积大、系统复杂、价格高等问题无法应用在姿态控制飞轮系统中。

因此，需要一种可以提高姿态控制飞轮电机低速测量精度的装置。

发明内容

本发明为解决现有卫星姿态控制飞轮电机低速测量精度不高的缺点，提供一种高精度飞轮电机测速装置。

一种高精度飞轮电机测速装置，包括飞轮电机、磁场感应面朝向飞轮电机转子的齿轮传感器、信号处理电路板、电源信号线、信号处理电路板安装支架和磁钢；飞轮电机包括飞轮电机定子和飞轮电机转子，飞轮电机转子轴外周均匀分布有齿顶和齿谷，齿轮的轮齿沿圆周方向均匀分布，轮齿的边线为径向方向，且与齿顶中点和齿轮的几何中心的连线平行。

所述齿轮传感器焊接在信号处理电路板上，磁钢通过绑线孔和高温环氧胶固定在信号处理电路板上，其位置是与齿轮传感器对称的反面；

信号处理电路板为齿轮传感器提供电源电路、后接信号处理电路及与飞轮电机控制器连接的对外接口电路；电源电路为信号处理电路板提供电源输入；

所述齿轮传感器的磁场感应方向与飞轮电机旋转方向一致，齿轮传感器能够感应飞轮电机转子轴外周齿轮旋转时齿顶和齿谷变化并输出数字信号或模拟信号；

齿轮传感器输出信号为数字信号时，后接信号处理电路将传感器输出的小电流脉冲信号转换成电压信号再经过信号放大电压比较电路处理后输出电压幅值为电源电压的数字脉冲信号，该数字脉冲信号与飞轮电机控制器的输入引脚相连，进行脉冲计数；

齿轮传感器输出信号为模拟信号时，后接信号处理电路将传感器输出的正弦或余弦电压信号经过信号放大电压比较电路处理后输出电压幅值为电源电压的数字脉冲信号，该数字脉冲信号与飞轮电机控制器的输入引脚相连，进行脉冲计数；

飞轮电机控制器连接的对外接口电路通过电源信号线接收飞轮电机控制器的电源输入及将处理后的齿轮传感器转速信号反馈至飞轮电机控制器，实现飞轮电机的测速。

本发明的有益效果：本发明使用齿轮传感器感应飞轮电机转子轴外周齿轮旋转时齿顶和齿谷变化，输出的数字信号或模拟信号经过信号处理电路板处理得到标准方波信号，通过电源信号线送至飞轮电机控制器来获取飞轮电机角速度值信息。