[发明专利]一种小型压电陶瓷驱动空间二维指向装置

说明书

本发明提供一种小型压电陶瓷驱动空间二维指向装置，包括：探测器组件、用于调节探测器组件的俯仰角的俯仰角调节单元、用于调节探测器组件的偏航角的偏航角调节单元、用于固定探测器组件和俯仰角调节单元的U型架；俯仰角调节单元、偏航角调节单元和U型架均进行减重处理。本发明的多个压电陶瓷电机同时工作，可进行相互替代，提高可靠性；本发明未使用传统电磁感应电机，同质量的压电陶瓷电机可以产生更大的力矩，压电陶瓷电机采用直驱方式，在提供相同力矩的情况下，减小装置的重量；本发明还对装置的部分部件进行减重处理，进一步减小装置的重量；本发明还对装置进行集成，且调节过程中，只进行旋转而不进行位移，减少装置占据空间。

技术领域

本发明涉及空间指向领域，特别涉及一种小型压电陶瓷驱动空间二维指向装置。

背景技术

二维指向装置是航天载荷常见的指向装置，主要起到承载探测器和指向、跟踪观测目标的作用。由于发射资源限制，在满足发射时的抗振要求和着陆的抗冲击要求条件下，二维转台需要占用尽可能小的体积和重量。

驱动电机主要包括两大类：一类是基于电磁感应原理的电磁电机，另一类是基于逆压电效应的压电陶瓷电机。电磁电机通常需要配套安装减速器，增加了机构复杂度，使整机的质量和尺寸增大；压电陶电机是利用逆压电效应将压电陶瓷的变形直接或间接作用在从动件上，从而实现位移的输出和机构的运动。相对于电磁电机，压电陶瓷电机具有结构简单、输出力矩大、体积小、精度高等特点，可实现纳米级的驱动精度。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种小型压电陶瓷驱动空间二维指向装置。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

一种小型压电陶瓷驱动空间二维指向装置，包括：探测器组件、用于调节探测器组件的俯仰角的俯仰角调节单元、用于调节探测器组件的偏航角的偏航角调节单元、用于固定探测器组件和俯仰角调节单元的U型架；

俯仰角调节单元包括用于提供动力的俯仰角压电陶瓷电机组、用于带动探测器组件进行旋转的俯仰角主轴、用于随俯仰角主轴进行转动的俯仰角副轴、用于将动力传递至俯仰角主轴的俯仰角陶瓷圈、用于支撑俯仰角陶瓷圈的俯仰角支撑件；探测器组件的两侧分别与俯仰角主轴和俯仰角副轴固定连接，俯仰角支撑件套接在俯仰角主轴上，俯仰角陶瓷圈套接在俯仰角支撑件上，俯仰角压电陶瓷电机组中的每个俯仰角压电陶瓷电机的输出端分别与俯仰角陶瓷圈抵接，用于驱动俯仰角陶瓷圈带动俯仰角主轴进行转动；

偏航角调节单元包括用于提供动力的偏航角压电陶瓷电机组、用于带动U型架进行旋转的偏航角主轴、用于将动力传递至偏航角主轴的偏航角陶瓷圈、用于支撑偏航角陶瓷圈的偏航角支撑件；偏航角主轴与U型架固定连接，偏航角支撑件套接在偏航角主轴上，偏航角陶瓷圈套接在偏航角支撑件上，偏航角压电陶瓷电机组中的每个偏航角压电陶瓷电机的输出端分别与偏航角陶瓷圈抵接，用于驱动偏航角陶瓷圈带动偏航角主轴进行转动；

俯仰角主轴、俯仰角副轴和偏航角主轴均为中空阶梯轴；俯仰角支撑件、偏航角支撑件、U型架均开有减重孔。

优选地，俯仰角支撑件为对称结构，由七段轴径不一的圆柱组成，依次为小轴径、中轴径、大轴径、小轴径、大轴径、中轴径、小轴径，俯仰角陶瓷圈套设在俯仰角支撑件的中轴径圆柱上，在俯仰角支撑件的中轴径圆柱和大轴径圆柱上分别开有均匀分布的扇形通孔；

偏航角支撑件由四段轴径不一的圆柱组成，依次为小轴径、中轴径、大轴径、小轴径，偏航角陶瓷圈套设在偏航角支撑件的中轴径圆柱上，在偏航角支撑件的中轴径圆柱和大轴径圆柱上分别开有均匀分布的扇形通孔。

优选地，还包括用于得到俯仰角副轴的转动角度的俯仰角编码器和用于得到偏航角主轴的转动角度的偏航角编码器，俯仰角编码器与俯仰角副轴固定连接，偏航角编码器与偏航角主轴固定连接。