CN102856033A

CN102856033A - 一种双向电磁锁位装置

Info

Publication number: CN102856033A
Application number: CN2011101823657A
Authority: CN
Inventors: 赵春云; 魏青; 唐妹芳; 张晓东; 黄爱清; 陈健
Original assignee: Shanghai Institute of Space Propulsion
Current assignee: Shanghai Institute of Space Propulsion
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2013-01-02

Abstract

本发明公开了一种大行程大推力空间站对接机构用双向电磁锁位装置。包括：拖动杆与衔铁连接成一体形成的运动组件，限位块与壳体之间构建成衔铁的运动区域，衔铁可在运动区域内进行轴向滑动；壳体外侧并分别排缠绕了回缩线圈和推出线圈，回缩线圈和推出线圈的绕向不同，通电可产生不同方向的电磁场；回缩线圈和推出线圈之间安装有由永磁环，用于产生永磁场，永磁场在衔铁与壳体或限位块之间产生永磁锁闭力，对衔铁产生贴近壳体和贴近限位块的两个稳态锁定位置，以使拖动杆处于推出或缩回工作位置。本发明解决了在大行程、大吸力、能耗小要求下锁位装置体积、重量过大的问题，取得了结构简单、可靠性高、重量轻、行程大、能耗小等有益效果。

Description

一种双向电磁锁位装置

技术领域

本发明涉及空间站对接机构技术领域，具体涉及一种用于空间站对接机构中使用的大行程大推力双向电磁锁位装置。

背景技术

通用的双向电磁锁位装置用于空间站对接机构的锁定和解锁。根据空间站对接机构要求，锁位装置应具有行程大、推力大、能耗小、可靠性高、重量轻、断电状态下双位锁定的特点来实现空间站的特定功能。

一般而言，机械装置要有大的行程、大的推动力其结构往往比较笨重，并且只能单向锁位，同时由于依靠弹簧等弹性元件复位，通电时锁定位置需要不断提供电流来维持，因此能耗大，适用性不强(见专利200480016641电磁驱动装置)。

如何解决性能和重量、能耗的矛盾，如何实现双位锁定，是锁位装置的设计的关键。

目前国内暂无空间站对接机构的锁位装置，国外空间站对接机构用的锁位装置的设计方案暂无公开资料，也暂没有发现同本发明类似技术的说明和报道，因此空间站对接机构用双向锁位装置是一个新的设计领域。

发明内容

为了满足空间站对接机构对锁位装置的要求，本发明的目的在于提供一种大行程大推力双向电磁锁位装置，利用本发明可解决大行程、大的拖动力，大的稳定位置锁闭力和重量、能耗之间的矛盾，并且可以双向锁位。

为达到上述发明的目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种大行程大推力双向电磁锁位装置，该装置包括：

拖动杆与衔铁连接成一体形成运动组件，衔铁可带动拖动杆一起运动；限位块位于壳体内，构建成衔铁的运动区域，衔铁可在运动区域内进行滑动；壳体外侧并排缠绕了2组回缩线圈(线圈A、B)和2组推出线圈(线圈C、D)，推出、回缩线圈的绕向不同，分别用于产生不同方向的电磁场，4组线圈的导线从和装置罩壳外圆引出；回缩线圈和推出线圈之间安装有由永磁体材料制成的永磁环，用于产生永磁场，永磁场使衔铁与壳体或限位块之间产生永磁锁闭力，使衔铁产生贴近壳体和贴近限位块的两个稳态锁定位置；线圈和永磁环外套有罩壳。衔铁两端为具有一定角度的锥面结构，壳体和限位块也具有一定角度的锥孔结构，锥孔与衔铁锥面配合，用于有效增加磁路中的磁场作用面积。

本发明大行程大推力双向电磁锁位装置，由于采用上述的技术方案，利用永磁体产生的永磁锁闭力，实现运动组件具有推出位置和回缩位置两个断电后的稳态锁定位置；利用线圈短时间通电产生的电磁力，使运动组件克服稳态锁定位置永磁锁闭力，按照指令在两个稳态锁定位置之间运动，实现装置的机械功能；利用特殊的锥面吸合模式，满足了大行程，大吸力，结构轻巧，能耗小的要求。

本发明大行程大推力双向电磁锁位装置适用于空间站对接机构中，拖动杆推出位置和回缩位置之间的行程可达4mm，来回推动力不小于80N，在推出、回缩两种位置状态分别由四线圈冗余控制的情况下，装置的重量仅为630g。

附图说明

图1是大行程大推力双向电磁锁位装置的结构图，

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

附图是大行程大推力双向电磁锁位装置的结构图，如附图的实施例所示，该***包括：

拖动杆1与衔铁8由螺纹连接成一体形成运动组件，衔铁8可带动拖动杆1一起运动；限位块7位于壳体2内，构建成衔铁8的运动区域，衔铁8可在运动区域内进行轴向滑动；壳体2外侧并分别排缠绕了2组回缩线圈(线圈A、B)5和2组推出线圈(线圈C、D)3，回缩和推出线圈的绕向不同，用于产生不同方向的电磁场；4组线圈的导线通过罩壳6上圆孔引出，与外部电源连接；回缩线圈5和推出线圈3之间安装有由永磁体材料制成的永磁环4，用于产生永磁场，永磁场在衔铁8与壳体2或限位块7之间产生永磁锁闭力，对衔铁8产生贴近壳体2和贴近限位块7的两个稳态锁定位置；线圈和永磁环4外套有罩壳6；衔铁8两端为具有一定角度的锥面结构，壳体2和限位块7也具有一定角度的锥孔结构，锥孔与衔铁8锥面配合，用于增加磁路中的磁场作用面积。

本实例中，根据机构传导原理，拖动装置的行程由衔铁8行程决定，本实例中，装置的重量仅为630g，但行程达4mm，推动力不小于60N。

下面进一步对本发明的工作过程进行描述。

附图1是大行程大推力双向电磁锁位装置的结构图，分别处于推出位置和回缩位置两种稳态锁定位置，正是在电磁力控制下，由衔铁带动推缩杆在推出和回缩两种位置之间的切换实现对空间站对接机构的锁定和解锁。

步骤1，推出位置的锁定：给推出线圈3通电200ms，在电磁力的作用下，衔铁8到达推出位置，断开电源，在永磁环4产生磁场的作用下，处于推出位置的衔铁8与限位块7最为靠近，左端锥面配合处成为主要磁通道，使限位块7与衔铁8之间产生锁闭力大于壳体2与衔铁8之间的锁闭力，限位块7与衔铁8锥面靠近贴合；

步骤2，推出位置切换到回缩位置：给回缩线圈5通电200ms，在电磁力的作用下，衔铁8到达回缩位置，断开电源，在永磁环4产生磁场的作用下，处于回缩位置的衔铁8与壳体2最为靠近，右端锥面配合处成为主要磁通道，使壳体2与衔铁8之间产生锁闭力大于限位块7与衔铁8之间的锁闭力，壳体2与衔铁8锥面靠近贴合；

步骤3，回缩位置的锁定：断开电源，在永磁环4产生磁场的作用下，处于回缩位置的衔铁8与壳体2最为靠近，锥面配合处成为主要磁通道，使壳体2与衔铁8之间产生锁闭力大于限位块7与衔铁8之间的锁闭力，壳体2与衔铁8锥面靠近贴合；

步骤4，回缩位置切换到推出位置：给推出线圈3通电200ms，在电磁力的作用下，衔铁8到达推出位置，断开电源，在永磁环4产生磁场的作用下，处于推出位置的衔铁8与限位块7最为靠近，左端锥面配合处成为主要磁通道，使限位块7与衔铁8之间产生锁闭力大于壳体2与衔铁8之间的锁闭力，限位块7与衔铁8锥面靠近贴合。

本发明利用永磁体产生的锁闭力，实现运动组件具有推出和回缩两个稳态锁定位置；利用线圈通电产生的电磁力，使运动组件克服锁闭力，在两个稳态锁定位置之间运动，实现装置的机械功能；并利用特殊的锥面吸合模式，满足了大行程，大吸力，结构轻巧的要求。

本发明的具体内容主要体现在利用永磁力和电磁力实现空间站对接机构用拖动装置的大行程，稳态锁定位置的永磁锁定和电磁拖动的工作特性，并且重量轻结构巧妙，经过大量的试验验证，此锁位装置技术***简单、体积小、重量轻、特性稳定可靠。

Claims

1.一种空间站对接机构用双向电磁锁位装置，主要包括：拖动杆[1]旋入衔铁[8]一端的螺纹孔内连成一体，衔铁[8]则可带动拖动杆[1]一起运动；限位块[7]位于壳体[2]内，构建成衔铁[8]的运动区域，衔铁[8]可在运动区域内进行轴向滑动；其特征是：壳体[2]外侧并分别排缠绕了回缩线圈[5]和推出线圈[3]，回缩线圈[5]由A和B两组线圈组成，推出线圈[3]由线圈C、D两组线圈组成，回缩线圈[5]和推出线圈[3]的绕向相反，用于产生不同方向的电磁场；4组线圈的导线通过罩壳[6]上圆孔引出；回缩线圈[5]和推出线圈[3]之间安装有由永磁体材料制成的永磁环[4]，用于产生永磁场，永磁场在衔铁[8]与壳体[2]或限位块[7]之间产生永磁锁闭力，对衔铁[8]产生贴近壳体[2]和贴近限位块[7]的两个稳态锁定位置；线圈和永磁环[4]外套有罩壳[6]。

2.根据权利要求1所述的一种大行程大推力双向电磁锁位装置，其特征在于：衔铁[8]两端为具有一定角度的锥面结构，壳体[2]和限位块[7]也具有一定角度的锥孔结构，锥孔用于与衔铁[8]锥面配合，锥面配合的结构用于有效增加磁路中的磁场作用面积，有利于实现大的磁吸力和大的运动大行程。

3.根据权利要求1所述的一种大行程大推力双向电磁锁位装置，其特征在于：回缩线圈[5]冗余设计为2组(线圈A、B)，当对其通一定脉冲电流时，可使拖动杆从伸出位移动到回缩位；对推出线圈[3]冗余设计为2组(线圈C、D)，当对其通一定脉冲电流时，可使拖动杆从回缩位置移动到伸出位置；冗余设计增加装置动作可靠性。

4.根据权利要求1所述的一种大行程大推力双向电磁锁位装置，其特征在于：永磁环[4]的安装位置处于衔铁[8]运动区域的中间处，用于使衔铁[4]在推出位置和回缩位置具有基本一致的永磁锁闭力。