一種復(fù)合式反作用飛輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)合式反作用飛輪,包括固定板、支撐板、電機固定座、減速電機、飛輪、軸承、軸承支座，其中固定板分別固定連接支撐板和軸承支座；減速電機通過電機固定座固定在支撐板上；減速電機驅(qū)動飛輪回轉(zhuǎn)，飛輪另一端通過軸承固定在軸承支座上，所述的飛輪包括多個葉片、兩個法蘭、輻板和空心式飛輪轉(zhuǎn)軸，其中葉片沿圓周均勻布置，葉片兩端分別與一個法蘭連接，輻板與空心式飛輪轉(zhuǎn)軸固定連接，每一個葉片通過一個輻板連接，減速電機依次通過飛輪轉(zhuǎn)軸、輻板驅(qū)動葉片產(chǎn)生慣性反作用力矩和氣動反作用力矩。本發(fā)明可以有效延遲飛輪速度飽和現(xiàn)象的發(fā)生，具有較高的可操控性。
【專利說明】一種復(fù)合式反作用飛輪
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種飛輪，屬于姿態(tài)控制的反作用飛輪領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合式反作用飛輪。
【背景技術(shù)】
[0002]反作用飛輪作為姿態(tài)調(diào)節(jié)關(guān)鍵部件在衛(wèi)星、獨輪機器人等航空器和機器人領(lǐng)域中得到了非常廣泛地應(yīng)用。常規(guī)的反作用飛輪產(chǎn)生的反作用力矩與其回轉(zhuǎn)角加速度成正比，與反作用飛輪的回轉(zhuǎn)速無關(guān)，反作用飛輪在工作過程中很容易出現(xiàn)速度飽和現(xiàn)象，導(dǎo)致反作用飛輪的失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服常規(guī)反作用飛輪的上述不足，本發(fā)明提供了一種復(fù)合式反作用飛輪，具體技術(shù)方案如下:
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合式反作用飛輪，它可以有效延遲飛輪速度飽和現(xiàn)象的發(fā)生，并具有較高的可操控性。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種復(fù)合式反作用飛輪，包括固定板
(I)、支撐板(2)、電機固定座(3)、減速電機(4)、飛輪(5)、軸承(6)、軸承支座(7)，其中固定板⑴分別固定連接支撐板⑵和軸承支座(7);減速電機⑷通過電機固定座(3)固定在支撐板⑵上；減速電機⑷驅(qū)動飛輪(5)回轉(zhuǎn)，飛輪(5)另一端通過軸承(6)固定在軸承支座(7)上，其特征在于:所述的飛輪(5)包括多個葉片(5-1)、兩個法蘭(5-2)、輻板(5-3)和空心式飛輪轉(zhuǎn)軸(5-4)，其中葉片(5-1)沿圓周均勻布置，葉片(5-1)兩端分別與一個法蘭(5-2 )連接，輻板(5-3 )與空心式飛輪轉(zhuǎn)軸(5-4)固定連接，每一個葉片(5-1)通過一個輻板(5-3)連接，減速電機(4)依次通過飛輪轉(zhuǎn)軸(5-4)、輻板(5-3)驅(qū)動葉片(5-1)產(chǎn)生慣性反作用力矩和氣動反作用力矩。
[0006]葉片個數(shù)至少為兩個，具體數(shù)量可根據(jù)實際情況進行調(diào)整。
[0007]飛輪本身具有一定的轉(zhuǎn)動慣量，飛輪回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生與回轉(zhuǎn)角加速度成正比的慣性反作用力矩；飛輪輪緣上沿圓周均勻布置有葉片，當(dāng)飛輪回轉(zhuǎn)時，葉片加速空氣流動，葉片受到空氣的反作用力，反作用力大小與飛輪轉(zhuǎn)速正相關(guān)，輸出復(fù)合慣性反作用力矩和氣動反作用力矩的復(fù)合力矩；當(dāng)飛輪回轉(zhuǎn)速度達到最高轉(zhuǎn)速時，飛輪回轉(zhuǎn)角加速度為零、回轉(zhuǎn)角速度不為零，慣性反作用力矩為零，空氣反作用力矩不為零，飛輪依然可以輸出反作用力矩，有效延遲飛輪速度飽和現(xiàn)象的發(fā)生；飛輪輸出反作用力矩分別與回轉(zhuǎn)角加速度和角速度正相關(guān)，可通過飛輪回轉(zhuǎn)角加速度和角速度兩個控制量控制飛輪的輸出反作用力矩，提高了飛輪的可操控性。
[0008]有益效果
[0009]1.飛輪輸出的反作用力矩與飛輪回轉(zhuǎn)角速度和回轉(zhuǎn)角加速度正相關(guān),在飛輪達到最高轉(zhuǎn)速時，飛輪回轉(zhuǎn)角加速度速度為零，飛輪輸出反作用力矩不為零，可有效延遲飛輪速度飽和現(xiàn)象的發(fā)生。
[0010]2.通過調(diào)節(jié)飛輪回轉(zhuǎn)角加速度和回轉(zhuǎn)角速度控制飛輪輸出反作用力矩，提高了飛輪的可操控性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明所述飛輪結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1、固定板，1-1、安裝孔，2、支撐板，3、電機固定座，4、減速電機，4-1、減速電機輸出軸，5、飛輪，5-1、葉片，5-2、法蘭，5-3、輻板，5-4、空心式風(fēng)輪轉(zhuǎn)軸，6、軸承，7、軸承支座，8、螺釘a，9、緊定螺釘，10、螺釘b，11、螺釘C。
【具體實施方式】
[0014]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0015]如圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明所述飛輪結(jié)構(gòu)示意圖，該復(fù)合式反作用飛輪包括固定板1、支撐板2、電機固定座3、減速電機4、飛輪5、軸承6、軸承支座7、螺釘a8、緊定螺釘9、螺釘blO、螺釘cll，其中固定板I上通過螺釘cll固定有支撐板2、軸承支座7 ;減速電機4通過電機固定座3固定在支撐板2上，電機固定座3通過螺釘a8與支撐板2固定，減速電機4與電機固定3座通過螺釘blO固定；所述的飛輪5包括葉片5-1、法蘭5-2、輻板5-3和空心式飛輪轉(zhuǎn)軸5-4，其中四個葉片5-1沿圓周均勻布置，四個葉片5_1兩端分別與法蘭5-2連接，輻板5-3沿空心式飛輪轉(zhuǎn)軸5-4均勻分布，空心式飛輪轉(zhuǎn)軸5-4與葉片5-1通過輻板5-3連接，葉片5-1沿飛輪5中心面對稱，葉片5-1和輻板5_3的數(shù)量根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸確定，本實施例中選用四個葉片5-1和輻板5-3 ;減速電機輸出軸4-1與飛輪轉(zhuǎn)軸5-4連接，通過緊定螺釘9固定；飛輪轉(zhuǎn)軸5-4通過軸承6固定在軸承支座7上；在固定板I上設(shè)置有安裝孔1-1，用于固定復(fù)合式反作用飛輪。
[0016]復(fù)合式反作用飛輪可作為側(cè)平衡執(zhí)行部件安裝到獨輪機器人上，用于產(chǎn)生滾轉(zhuǎn)力矩，保持獨輪機器人的側(cè)平衡。當(dāng)減速電機4驅(qū)動飛輪5回轉(zhuǎn)時，飛輪5具有一定的轉(zhuǎn)動慣量，輸出慣性反作用力矩，葉片5-1受到空氣的反作用力，輸出氣動反作用力矩，從而復(fù)合式反作用飛輪可以同時輸出復(fù)合式反作用力矩，隨著飛輪5轉(zhuǎn)速的增加，當(dāng)飛輪5回轉(zhuǎn)角速度達到最大值時，慣性反作用力矩消失，氣動反作用力矩與飛輪5回轉(zhuǎn)角速度速正相關(guān)，此時，該復(fù)合式反作用飛輪依然可以產(chǎn)生用于驅(qū)動獨輪機器人側(cè)平衡的反作用力矩，有效延遲了飛輪速度飽和現(xiàn)象的發(fā)生，并具有較高的可操控性。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合式反作用飛輪，包括固定板(1)、支撐板(2)、電機固定座(3)、減速電機(4)、飛輪(5)、軸承(6)、軸承支座(7)，其中固定板(1)分別固定連接支撐板(2)和軸承支座(7);減速電機⑷通過電機固定座(3)固定在支撐板(2)上；減速電機⑷驅(qū)動飛輪(5)回轉(zhuǎn)，飛輪(5)另一端通過軸承(6)固定在軸承支座(7)上，其特征在于:所述的飛輪(5)包括多個葉片(5-1)、兩個法蘭(5-2)、輻板(5-3)和空心式飛輪轉(zhuǎn)軸(5-4)，其中葉片(5-1)沿圓周均勻布置，葉片(5-1)兩端分別與一個法蘭(5-2)連接，輻板(5-3)與空心式飛輪轉(zhuǎn)軸(5-4)固定連接，每一個葉片(5-1)通過一個輻板(5-3)連接，減速電機(4)依次通過飛輪轉(zhuǎn)軸(5-4)、輻板(5-3)驅(qū)動葉片(5-1)產(chǎn)生慣性反作用力矩和氣動反作用力矩。
【文檔編號】H02K7/02GK103904817SQ201410144156
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】阮曉鋼, 陳志剛, 王旭, 朱曉慶, 魏若巖, 張曉平, 龐濤, 肖堯 申請人:北京工業(yè)大學(xué)