帶控制的單軸雙陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種帶控制的穩(wěn)定系統(tǒng)，特別是針對帶控制的單軸雙陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]陀螺儀是一種機械裝置，其主要部分是一個對旋轉(zhuǎn)軸以極高角速度旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，在沒有任何外力矩作用在陀螺儀上時，陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸在慣性空間中的指向保持穩(wěn)定不變，即指向一個固定的方向，同時反抗任何改變轉(zhuǎn)子軸向的力量，這就是陀螺儀的定軸性。利用這一原理制成了陀螺穩(wěn)定平臺。市場上主要用陀螺儀的特性制成感應(yīng)器使用，直接式陀螺穩(wěn)定平臺較少，即使有應(yīng)用，也是用電機帶動轉(zhuǎn)子作高速轉(zhuǎn)動，效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種帶控制的單軸雙陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)。
[0004]帶控制的單軸雙陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)，包括蓄電池、偏角傳感器、加速度傳感器、控制決策器、單軸雙陀螺器，其中單軸雙陀螺器包括機座，在機座上設(shè)有兩個轉(zhuǎn)向相反的陀螺器，陀螺器包括定子下部、定子上部、磁極、定子端滾動球軸承、電樞繞組、定子勵磁繞組、定位螺栓、轉(zhuǎn)子、電樞鐵芯、換向器、絕緣套筒、電刷器、轉(zhuǎn)子上端滾動球軸承、軸承端蓋、推力球軸承、旋進電機，其中電刷器包括電刷、彈簧片、電刷座、刷握，換向器包括絕緣縫隙、換向片；兩個定子端滾動球軸承同心布置在機座的軸承孔內(nèi)，定子下部的兩個軸端與定子端滾動球軸承過盈配合，定子上部通過定位螺栓與定子下部連接，軸承蓋通過螺栓固定在定子上部上，轉(zhuǎn)子上端滾動球軸承通過過盈連接固定在定子上部上，換向器與絕緣套筒過盈連接，絕緣套筒與轉(zhuǎn)子上端的軸過盈配合，換向片、彈簧片固定在刷握上，刷握固定在電刷座上，電刷器通過螺釘固定在定子上部，換向片與電刷接觸，電樞繞組嵌入電樞鐵芯槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子與推力球軸承過盈連接，推力球軸承固定在定子下部上，定子勵磁繞組固定在磁極上，磁極固定在定子下部上，旋進電機通過螺栓固定在機座上；偏角傳感器與加速度傳感器固定在平臺上，分別通過導線與控制決策器相連通，控制決策器通過導線分別與電樞繞組、勵磁繞組、旋進電機相連通，蓄電池通過導線分別與電樞繞組、勵磁繞組、旋進電機相連通。
[0005]所述的兩個轉(zhuǎn)向相反的陀螺器的旋轉(zhuǎn)軸平行，旋進電機對稱布置。
[0006]所述的電樞繞組的繞線方式為同槽式單疊繞組。
[0007]本實用新型是利用定子勵磁繞組通電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子閉合鋁框形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩而使其轉(zhuǎn)動，大質(zhì)量的定子轉(zhuǎn)動后產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，根據(jù)陀螺的定軸性原理，可以增加與機座相固定平臺的穩(wěn)定性，該陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)采用兩個陀螺器同步使用，采用相反的轉(zhuǎn)動，以抵消各自的陀螺有害的橫擺力矩。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、抗動力擾動能力強，適用于車輛、船舶、飛行器的穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0008]圖1為帶控制的單軸雙陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)局部剖視示意圖；
[0009]圖2為帶控制的單軸雙陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3為陀螺器的剖視示意圖；
[0011]圖4為電樞繞組及定子勵磁繞組的電流流向示意圖；
[0012]圖5為電樞繞組及換向器示意圖；
[0013]圖6為電樞繞組的接線圖；
[0014]圖中，機座1、定子下部2、定子上部3、磁極4、定子端滾動球軸承5、電樞繞組6.1、定子勵磁繞組6.2、定位螺栓7、轉(zhuǎn)子8、電樞鐵芯9、換向器10、絕緣套筒11、電刷器12、轉(zhuǎn)子上端滾動球軸承13、軸承端蓋14、推力球軸承15、旋進電機16、電刷12.1、彈簧片12.2、電刷座12.3、刷握12.4、絕緣縫隙10.1、換向片10.2。
【具體實施方式】
[0015]如圖1、3、4、5所示，一種帶控制的單軸雙陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)包括蓄電池、偏角傳感器、加速度傳感器、控制決策器、單軸雙陀螺器，其中單軸雙陀螺器包括機座1，在機座上設(shè)有兩個轉(zhuǎn)向相反的陀螺器，陀螺器包括定子下部2、定子上部3、磁極4、定子端滾動球軸承5、電樞繞組6.1、定子勵磁繞組6.2、定位螺栓7、轉(zhuǎn)子8、電樞鐵芯9、換向器10、絕緣套筒11、電刷器12、轉(zhuǎn)子上端滾動球軸承13、軸承端蓋14、推力球軸承15，其中電刷器12包括電刷12.1、彈簧片12.2、電刷座12.3、刷握12.4，換向器10包括絕緣縫隙10.1、換向片10.2 ;兩個定子端滾動球軸承5同心布置在機座I的軸承孔內(nèi)，定子下部2的兩個軸端與定子端滾動球軸承5過盈配合，定子上部3通過定位螺栓7與定子下部2連接，軸承蓋14通過螺栓固定在定子上部3上，轉(zhuǎn)子上端滾動球軸承13通過過盈連接固定在定子上部3上，換向器10與絕緣套筒11過盈連接，絕緣套筒11與轉(zhuǎn)子8上端的軸過盈配合，換向片12.1、彈簧片12.2固定在刷握12.4上，刷握12.4固定在電刷座12.3上，電刷器12通過螺釘固定在定子上部3，換向片10.2與電刷12.1接觸，電樞繞組6.1嵌入電樞鐵芯9槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子8與推力球軸承15過盈連接，推力球軸承15固定在定子下部2上，定子勵磁繞組6.2固定在磁極4上，磁極4固定在定子下部2，上旋進電機16通過螺栓固定在機座I上；偏角傳感器與加速度傳感器固定在平臺上，分別通過導線與控制決策器相連通，控制決策器通過導線分別與電樞繞組6.1、勵磁繞組6.2、旋進電機16相連通,蓄電池通過導線分別與電樞繞組6.1、勵磁繞組6.2、旋進電機16相連通。磁極4、定子下部2和定子上部3都是由導磁良好的鋼鐵制成，電樞鐵芯9由導磁良好的娃鋼片疊成,轉(zhuǎn)子8由導磁良好的鋼鐵制成,換向器有18個銅制換向片，排成圓筒形，固定在一個絕緣套筒11上，換向片間留有縫隙，相互絕緣；電樞繞組6.1通過電刷12.1供電，電刷12.1的主要成份是石墨，導電良好又潤滑。電刷12.1固定在刷握12.4內(nèi)，由彈簧片12.2壓向換向器12 ;本實用新型有兩個主磁極，故有兩個電刷組,每個電刷組由兩個電刷12.1構(gòu)成。電刷組固定在電刷座12.3上，構(gòu)成電刷器12。
[0016]如圖1所示，單軸雙陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)采用雙陀螺器布置，兩個陀螺的旋轉(zhuǎn)軸平行，整個系統(tǒng)通過螺栓固定在載體上，旋進電機16對稱布置。
[0017]如圖6所示，電樞繞組6.1的繞線方式為同槽式單疊繞組，每槽元件數(shù)u為1，電機的元件總數(shù)S為電樞槽數(shù)Z與u的乘積，S=K= 18 (換向片數(shù)k=18)。
[0018]如圖2、4所示，帶控制的單軸雙陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)其控制方法為:兩組定子勵磁繞組6.2所通的電流流向相反，每一組電樞繞組6.1兩端分別接在換向器10上兩個相隔180°的換向片10.2上，兩邊的電刷12.1同時只能接觸兩個相隔180°的換向片10.2，使得每一組通電的電樞繞組6.1在勵磁繞組6.2通電后產(chǎn)生的固定的磁場中受到始終不變向的且垂直于電樞繞組6.1所在平面的磁場力作用，使得電樞鐵芯9轉(zhuǎn)動，從而帶動轉(zhuǎn)子8轉(zhuǎn)動。當轉(zhuǎn)子8轉(zhuǎn)動后，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動慣量H，H=J Ω，若需增大動量矩H，可以增大陀螺器轉(zhuǎn)子8的轉(zhuǎn)動慣量J，也可以增大轉(zhuǎn)子8的轉(zhuǎn)速Ω，兩個陀螺器的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動慣量分別為HpH215如果被穩(wěn)定的平臺受到繞X軸(如附圖2)的干擾力矩凡的作用時，偏角傳感器檢測到平臺發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏角傳感器將偏轉(zhuǎn)信號發(fā)送到控制決策器，由控制決策器根據(jù)一定的算法運算出糾偏所需的電流、電壓量，從而控制旋進電機16的轉(zhuǎn)速，兩個陀螺器分別繞軸y1、y2分別以方向相反的角速度ω 1、ω 2進動，分別產(chǎn)生陀螺力矩M U=H1 ω ^ Mx2=H2 ω 2，均與干擾力矩Mx反向，起到對抗干擾力矩Mx的作用，從而增加平臺的穩(wěn)定性。
【主權(quán)項】
1.一種帶控制的單軸雙陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)，其特征在于具有蓄電池、偏角傳感器、加速度傳感器、控制決策器、單軸雙陀螺器，其中單軸雙陀螺器包括機座(I )，在機座上設(shè)有兩個轉(zhuǎn)向相反的陀螺器，陀螺器包括定子下部(2)、定子上部(3)、磁極(4)、定子端滾動球軸承(5)、電樞繞組(6.1)、定子勵磁繞組(6.2)、定位螺栓(7)、轉(zhuǎn)子(8)、電樞鐵芯(9)、換向器(10)、絕緣套筒(11)、電刷器(12)、轉(zhuǎn)子上端滾動球軸承(13)、軸承端蓋(14)、推力球軸承(15)、旋進電機(16)，其中電刷器(12)包括電刷(12.1)、彈簧片(12.2)、電刷座(12.3)、刷握(12.4)，換向器(10)包括絕緣縫隙(10.1)、換向片(10.2);兩個定子端滾動球軸承(5)同心布置在機座(I)的軸承孔內(nèi)，定子下部(2 )的兩個軸端與定子端滾動球軸承(5 )過盈配合，定子上部(3)通過定位螺栓(7)與定子下部(2)連接，軸承蓋(14)通過螺栓固定在定子上部(3)上，轉(zhuǎn)子上端滾動球軸承(13)通過過盈連接固定在定子上部(3)上，換向器(10)與絕緣套筒(11)過盈連接，絕緣套筒(11)與轉(zhuǎn)子(8)上端的軸過盈配合，換向片(12.1)、彈簧片(12.2 )固定在刷握(12.4)上，刷握(12.4)固定在電刷座(12.3 )上，電刷器(12 )通過螺釘固定在定子上部(3 )，換向片(10.2 )與電刷(12.1)接觸，電樞繞組(6.1)嵌入電樞鐵芯(9 )槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子(8)與推力球軸承(15)過盈連接，推力球軸承(15)固定在定子下部(2)上，定子勵磁繞組(6.2)固定在磁極(4)上，磁極(4)固定在定子下部(2)上，旋進電機(16)通過螺栓固定在機座(I)上；偏角傳感器與加速度傳感器固定在平臺上，分別通過導線與控制決策器相連通，控制決策器通過導線分別與電樞繞組(6.1)、勵磁繞組(6.2)、旋進電機(16)相連通，蓄電池通過導線分別與電樞繞組(6.1)、勵磁繞組(6.2)、旋進電機(16)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶控制的單軸雙陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)，其特征在于所述的兩個轉(zhuǎn)向相反的陀螺器的旋轉(zhuǎn)軸平行，旋進電機(16 )對稱布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶控制的單軸雙陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)，其特征在于電樞繞組(6.1)的繞線方式為同槽式單疊繞組。
【專利摘要】本實用新型公開了一種帶控制的單軸雙陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)。本穩(wěn)定系統(tǒng)包括蓄電池、偏角傳感器、加速度傳感器、控制決策器、單軸雙陀螺器；其中單軸雙陀螺器包括機座和兩個轉(zhuǎn)速相反、穩(wěn)定軸平行的陀螺轉(zhuǎn)子，其中單個陀螺器包括定子下部、定子上部、磁極、滾動球軸承、電樞繞組、定子勵磁繞組、螺栓、轉(zhuǎn)子、電樞鐵芯、換向器、絕緣套筒、電刷、軸承端蓋、推力球軸承。它是利用定子勵磁繞組通電后產(chǎn)生磁場并作用于轉(zhuǎn)子閉合框形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩而使其轉(zhuǎn)動，大質(zhì)量的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，根據(jù)陀螺的定軸性原理，可以增加與機座相固定平臺的穩(wěn)定性，該陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)采用兩個陀螺器同步使用，采用相反的轉(zhuǎn)動。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、抗動力擾動能力強，適用于車輛、船舶、飛行器的穩(wěn)定。
【IPC分類】G01C19-02, G01C19-24
【公開號】CN204359317
【申請?zhí)枴緾N201420754948
【發(fā)明人】彭維峰, 胡樹根
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月5日