[发明专利]一种电动式磁悬浮双框架动量球装置

权利要求书

1.一种电动式磁悬浮双框架动量球装置，其特征在于：包括电动式磁悬浮驱动电机模块(2)、内调节框架(1)、外调节框架(4)及支承锁紧机构(3)：

所述电动式磁悬浮驱动电机模块(2)包括中心保持架(5)、球形动子(8)、两套定子铁芯(6)和定子线圈(7)；所述中心保持架(5)与定子铁芯(6)为环形，两套定子铁芯(6)并排安装在中心保持架(5)的两侧，定子铁芯(6)的环形内侧沿径向开槽形成同心圆周阵列齿状，排列成同心圆周阵列的每一个齿(9)上都绕制定子线圈(7)，所有齿(9)的顶面(10)为同心球形曲面；球形动子(8)安装在两套定子铁芯(6)及中心保持架(5)的环形空腔内，在所有定子线圈(7)接通交流电后齿(9)形成的磁场作用下，球形动子(8)悬浮在中心旋转运动并与所有的齿(9)之间形成均匀气隙；所述中心保持架(5)环形外侧有两个轴(17)，两个轴(17)的轴心线成一条直线且通过中心保持架(5)环形中心；

所述内调节框架(1)为环形，内调节框架(1)的环上有两个孔(19)，内调节框架(1)环形外侧有两个轴(18)，两个孔(19)中心连线与两个轴(18)的轴心连线都通过内调节框架(1)的环心且相互垂直；所述中心保持架(5)位于内调节框架(1)的环形腔内，中心保持架(5)的两个轴(17)分别安装在内调节框架(1)的两个孔(19)内，通过支承锁紧机构(3)支承连接；

所述外调节框架(4)为环形，外调节框架(4)的环上有两个孔(20)，两个孔(20)中心连线通过外调节框架(4)的环心，所述内调节框架(1)位于外调节框架(4)的环形腔内，内调节框架(1)的两个轴(18)分别安装在外调节框架(4)的两个孔(20)内，通过支承锁紧机构(3)支承连接，其中，当在同定子铁芯(6)的定子线圈(7)中依次接入三相交流电，使相邻的两个线圈激励电流相位相差120°，同时在另一同定子铁芯(6)的定子线圈(7)中也接入同步的三相交流电，在球形动子(8)与齿(9)之间的气隙中产生沿中心保持架(5)圆周方向的旋转磁场涡流，使球形动子(8)稳定悬浮并顺着磁场涡流方向旋转运动；

当选择同定子铁芯(6)的定子线圈(7)中相邻的3～6个线圈为A组，与A组以同定子铁芯(6)的环心对称分布的3～6个线圈为D组；同样的，以另一个定子铁芯(6)的定子线圈(7)中与A组线圈处于相同圆周位置的3～6个线圈为B组，与D组线圈处于相同圆周位置的另一个定子铁芯(6)的3～6个线圈为C组；在A、B、C、D四组线圈中依次通入初相分别为0°、60°、180°和240°的正弦交流电，从而形成沿A、B、C、D线圈组所确定的平面且垂直中心保持架(5)圆周平面的旋转磁场涡流，使得球形动子(8)稳定悬浮并顺着磁场涡流方向旋转运动；

其中，当中心保持架端部支承锁紧机构处于解锁状态，内调节框架端部处于锁紧状态时，驱动球形动子旋转反作用力矩驱动中心保持架反向旋转，调节中心保持架相对于内调节框架的空间朝向；当中心保持架端部锁紧，内调节框架端部解锁时，则对于球形动子的旋转驱动反作用于中心保持架和内调节框架构成的整体，调整其相对于外调节框架的空间朝向；

当调整中心保持架的主旋转驱动轴向到达设定方位时，可锁紧各框架，通过产生垂直于中心保持架环方向上的旋转磁场消除球形动子垂直于中心保持架圆周方向上的速度分量，通过产生中心保持架圆周方向上的旋转磁场驱动球形动子转动并控制球形动子转速大小，以进行航天器特定轴向上的姿态调整。

2.根据权利要求1所述的电动式磁悬浮双框架动量球装置，其特征在于：所述支承锁紧机构(3)包括外部固定环(11)、两个滑动夹块(12)、两个电磁铁(13)、四个衔铁(15)、两个压缩弹簧(14)及轴承(16)；两个滑动夹块(12)、两个电磁铁(13)、四个衔铁(15)、两个压缩弹簧(14)及轴承(16)都安装在外部固定环(11)的环腔里，两个滑动夹块(12)以轴承(16)中心对称布置，滑动夹块(12)平面与轴承(16)中心线垂直；两个滑动夹块(12)中间形成的间隙中心在轴承(16)中心线上，以轴承(16)中心对称方式在两侧间隙中各安装一个电磁铁(13)和压缩弹簧(14)，在两个滑动夹块(12)正对电磁铁(13)处设置衔铁(15)，当电磁铁(13)通电时，通过电磁铁(13)吸附衔铁(15)，能够驱动滑动夹块(12)相向运动，滑动夹块(12)挤压轴承(16)内的转轴，通过摩擦锁紧转轴；当电磁铁(13)断电时，在压缩弹簧(14)的弹力驱动下滑动夹块(12)恢复原位，解锁转轴。