CN101367439A - 一种可重复锁紧装置 - Google Patents

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一种可重复锁紧装置，可作为磁悬浮飞轮的保护装置，主要由电磁铁、锁柱、支架、支柱、弹簧柱、压缩弹簧、连接轴、挡板、拉伸弹簧、传感器组成，电磁铁、传感器和挡板通过紧固螺钉和连接螺钉固定在支架上，磁铁座通过连接螺钉固定在支架的一端，吸盘处于电磁铁外侧，吸盘与支柱连接，锁柱通过拉伸弹簧与支架相连接，挡板通过紧固螺钉与支架连接，在挡板和支柱之间为弹簧柱，弹簧柱与支柱连接，在弹簧柱的外侧为压缩弹簧，压缩弹簧通过弹簧柱与挡板连接，传感器和挡板通过紧固螺钉和连接螺钉固定在支架上，锁柱处于支柱的上侧。本发明的锁紧装置保护了磁悬浮飞轮系统，具有可重复使用、可靠性高、结构简单等优点。

Description

一种可重复锁紧装置
技术领域
本发明涉及一种磁悬浮飞轮锁紧装置，特别是一种可重复使用、可靠高、功耗小、结构简单的磁悬浮飞轮锁紧装置，可作为磁悬浮飞轮系统的保护装置。
背景技术
磁悬浮飞轮属于长寿命、高精度航天器姿态控制执行机构。航天器在发射过程中将产生剧烈的振动和冲击，由于磁悬浮飞轮采用磁轴承技术，定子和转子之间存在间隙，如果不采取保护措施，磁悬浮飞轮系统将会受到损坏，所以需要锁紧装置；另外，当磁悬浮飞轮需要正常工作时，还要对则磁悬浮飞轮锁紧装置进行解锁，使磁悬浮飞轮系统进入正常工作状态。由于磁悬浮飞轮在发射前需要与航天器进行各种测试和实验，通常需要磁悬浮飞轮进行锁紧和解锁。另外，如果航天器在空间进行变轨道工作，也需要对磁悬浮飞轮进行锁紧和解锁。目前所使用的磁悬浮飞轮锁紧装置主要有基于碳纤维复合材料和航空钢丝绳的锁紧装置、气动锁紧装置、步进电机+齿轮传动副+螺母与螺杆传动副锁紧装置。基于碳纤维复合材料和航空钢丝绳的锁紧装置，采用火工品进行解锁，其主要缺点是只能一次性使用，火工品在工作时对结构的冲击大、火药燃烧或爆炸时产生有害气体。气动锁紧装置虽然可重复使用，但结构较复杂，并且需要气源，可靠性较差，质量和体积大。步进电机+齿轮传动副+螺母与螺杆传动副锁紧装置也可实现重复使用，但结构复杂，存在多种活动部件，因此质量较大，可靠性也较差。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种可重复使用、易于控制、功耗小、体积小、结构简单、性能可靠的磁悬浮飞轮锁紧装置。
本发明的技术解决方案为：一种可重复锁紧装置由静止部分和运动部分两部分组成，其特征在于：静止部分包括：电磁铁的磁铁座、电磁铁的永磁体、支架、紧固螺钉、挡板、传感器、压缩弹簧、拉伸弹簧和连接螺钉；运动部分包括：电磁铁的吸盘、支柱、弹簧柱和锁柱；永磁体通过环氧树脂胶粘接在磁铁座上，磁铁座通过连接螺钉固定在支架的一端，吸盘处于电磁铁的外侧；吸盘与支柱连接，锁柱通过拉伸弹簧与支架相连接，挡板通过紧固螺钉与支架连接，在挡板和支柱之间为弹簧柱，弹簧柱与支柱连接，在弹簧柱的外侧为压缩弹簧，压缩弹簧通过弹簧柱与挡板连接；传感器通过连接螺钉固定在支架上，挡板通过紧固螺钉固定在支架上，支柱处于支架的中部，锁柱处于支柱的上侧。传感器输出的电信号与外加控制器的输入端相连，该控制器的输出端与电磁铁的线圈相连，形成电的闭环回路；线圈位于磁铁座的槽内，并通过环氧树脂胶与磁铁座粘接在一起。
上述方案的原理是：当需要对磁悬浮飞轮进行锁紧时，电磁铁中的线圈通电流，使永磁体产生的磁场方向与电流产生的磁场方向相同，分别如图2中的实线和虚线所示，实线为永磁磁路，虚线为电磁磁路，此时产生的磁力吸引吸盘克服压缩弹簧和机构的摩擦力推动支柱产生x轴正方向的运动，支柱水平方向的运动又推动锁柱产生垂直方向的运动，使锁柱与磁悬浮飞轮转子接触，然后停止给电磁铁供电，由于设计时选择锁柱的夹角α和支柱的夹角β相等，而且夹角α或夹角β不大于锁柱与支柱摩擦角以及支柱与支架摩擦角的和，也就是机构的自锁条件，利用机构的自锁和电磁铁中的永磁体提供的磁力保护锁紧状态。当需要对磁悬浮飞轮进行解锁时，电磁铁中的线圈通与锁紧相反方向的电流，使永磁体产生的磁场与电流产生的磁场大小相等，方向相反，如图4所示，此时，电磁铁不产生磁力，支柱在压缩弹簧的弹力作用下在水平方向产生与锁紧时相反方向的运动，锁柱在拉伸弹簧的弹簧力作用下在垂直方向产生与锁紧时相反方向的运动，脱离转子，然后停止通电，利用压缩弹簧的弹力保持解锁状态。锁紧和解锁状态可以通过传感器进行监测，更加利于控制。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明由于采用电磁铁和机构的自锁，与一次性锁紧装置相比实现了磁悬浮飞轮的可重复锁紧功能，可反复使用。与现有的可重复锁紧装置相比，本发明所述的可重复锁紧装置结构简单，活动部件少，锁紧和解锁状态可通过传感器进行监测，因而可靠性高，控制更加容易，又由于在电磁铁中采用永磁体，因而显著减小了锁紧装置的质量、体积和功耗。
附图说明
图1为本发明技术解决方案的可重复锁紧装置结构示意图；
图2为本发明技术解决方案的可重复锁紧装置在锁紧过程中的截面示意图；
图3为本发明技术解决方案的可重复锁紧装置在锁紧状态的截面示意图；
图4为本发明技术解决方案的可重复锁紧装置在解锁过程中的截面示意图；
图5为本发明技术解决方案的可重复锁紧装置在解锁状态的截面示意图；
图6(a)为本发明技术解决方案的锁柱结构示意图；
图6(b)为本发明技术解决方案的锁柱主视图；
图6(c)为本发明技术解决方案的锁柱左视图；
图7(a)为本发明技术解决方案的支柱结构示意图；
图7(b)为本发明技术解决方案的支柱主视图；
图7(c)为本发明技术解决方案的支柱剖面图；
图8为本发明技术解决方案的传感器结构示意图；
图9为本发明技术解决方案的的可重复锁紧机构在磁悬浮飞轮中位置示意图。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本发明由电磁铁12、锁柱2、支架3、支柱5、弹簧柱6、压缩弹簧7、挡板8、拉伸弹簧9、传感器11组成，电磁铁12、传感器11和挡板8通过紧固螺钉4和连接螺钉10固定在支架上，吸盘121和电磁铁12的磁极间形成0.5～2mm的间隙，支柱5和吸盘121在支架3内只能实现水平x轴方向运动，如图1中的x轴方向所示，需要锁紧时，给线圈123通电流，使电流产生的磁场方向与永磁体122产生的磁场方向相同，如图2中的实线和虚线所示，吸盘121在磁力作用下克服压缩弹簧7的弹簧弹力和摩擦力，推动支柱5水平运动，支柱5又推动锁柱2产生垂直方向运动，使锁柱2与磁悬浮飞轮转子接触，消除磁悬浮飞轮中的间隙，然后停止通电，利用机构的自锁和电磁铁12中的永磁体121产生的磁力保持锁紧状态，机构自锁的原理是当驱动力方向在机构摩擦角范围内时，无论驱动力多大，锁柱2都不能运动，即实现了自锁，图3中虚线为锁柱在锁紧时的位置，当解锁时，电磁铁12通过相反方向的电流，如图4中的实线和虚线所示，由压缩弹簧7克服摩擦力实现解锁，使锁柱2在拉伸弹簧9的作用下脱离转子，然后停止通电，利用弹簧力保持解锁状态，使磁悬浮飞轮可正常工作，锁紧和解锁状态可通过传感器11进行检测，如检测出位置为2mm，则锁紧装置处于解锁状态，如检测出位置为0.5mm，则锁紧装置处于锁紧状态。在具体应用时，本发明所述的可重复锁紧装置一般需要3个或4个均布在磁悬浮飞轮转子的圆周方向实现对磁悬浮飞轮的锁紧和解锁功能，如图9所示。
上述本发明所用的磁铁座124、吸盘121均应用导磁性能良好的材料制成，如各种碳钢、电工纯铁等；永磁体122的材料为磁性能良好的稀土永磁体或铁氧体永磁体，永磁体122为轴向充磁；激磁线圈123用导电良好的电磁线绕制后浸漆烘干而成；锁柱2和支柱5分别为铝和钢两种不同的金属材料。
图3为本发明的可重复锁紧装置在锁紧状态的截面示意图，在锁紧状态，吸盘121由永磁体的磁力作用靠在电磁铁12的磁铁座124上，使锁柱2与磁悬浮飞轮转子接触，消除磁悬浮飞轮中的间隙，保持锁紧功能。
图5为本发明的可重复锁紧装置在解锁状态的截面示意图，在解锁状态，吸盘121由压缩弹簧7的弹力作用远离的电磁铁12的磁铁座124，磁力作用靠在电磁铁12的磁铁座124上，保持锁柱2不接触磁悬浮飞轮转子，保持解锁状态。
图6为本发明的锁柱2的结构示意图，其功能是实现对飞轮转子的锁紧，材料为铝或钢等金属材料，上下面均为斜面，夹角α根据锁柱和支柱以及支柱和支架之间的摩擦角来选择，不大于锁柱和支柱以及支柱和支架之间的摩擦角的和。
图7为本发明的支柱5的结构示意图，其功能是支承锁柱，材料为铝或钢等金属材料，上面均为斜面，下面为平面，夹角β根据锁柱和支柱以及支柱和支架之间的摩擦角来选择，不大于锁柱和支柱以及支柱和支架之间的摩擦角的和，且与夹角α相等。
图8为本发明的传感器11的结构示意图，由传感器探头111和传感器支架112组成，吸盘121为传感器探测体，传感器探头111与吸盘121之间形成探测间隙，探测间隙一般为0.5mm～2mm。
图9为本发明的可重复锁紧机构在磁悬浮飞轮中位置示意图，在磁悬浮飞轮系统中，一般需要3个或4个可重复锁紧机构14固定在底座15上，均布在飞轮转子16的圆周方向对磁悬浮飞轮进行锁紧或解锁，实现对磁悬浮飞轮系统的保护功能。
总之，本发明的锁紧装置保护了磁悬浮飞轮系统，具有可重复使用、可靠性高、结构简单等优点。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种可重复锁紧装置，由静止部分和运动部分两部分组成，其特征在于：静止部分包括：电磁铁(12)的磁铁座(124)、电磁铁(12)的永磁体(122)、支架(3)、紧固螺钉(4)、挡板(8)、传感器(11)、压缩弹簧(7)、拉伸弹簧(9)和连接螺钉(10)；运动部分包括：电磁铁(12)的吸盘(121)、支柱(5)、弹簧柱(6)和锁柱(2)；永磁体(122)通过环氧树脂胶粘接在磁铁座(124)上，磁铁座(124)通过连接螺钉(10)固定在支架(3)的一端，吸盘(121)处于电磁铁(12)的外侧；吸盘(121)通过连接轴(13)与支柱(5)连接，锁柱(2)通过拉伸弹簧(9)与支架(3)相连接，挡板(8)通过紧固螺钉(4)与支架(3)连接，在挡板(8)和支柱(5)之间为弹簧柱(6)，弹簧柱(6)与支柱(5)连接，在弹簧柱(6)的外侧为压缩弹簧(7)，压缩弹簧(7)通过弹簧柱(6)与挡板(8)连接；传感器(11)通过连接螺钉(10)固定在支架(3)上，挡板(8)通过紧固螺钉(4)固定在支架(3)上，支柱(5)处于支架(3)的中部，锁柱(2)处于支柱(5)的上侧；传感器(11)输出的电信号与外加控制器的输入端相连，该控制器的输出端与电磁铁(12)的线圈(123)相连，形成电的闭环回路；线圈(123)位于磁铁座(124)的槽内，并通过环氧树脂胶与磁铁座(124)粘接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种可重复锁紧装置，其特征在于：所述的吸盘(121)和电磁铁(12)的磁极间形成0.5～2mm的间隙。
3.根据权利要求1所述的一种可重复锁紧装置，其特征在于：所述的永磁体(122)为一轴向圆环，沿轴向充磁。
4.根据权利要求1所述的一种可重复锁紧装置，其特征在于：所述的锁柱(2)和支柱(5)为铝或钢材料。
5.根据权利要求1所述的一种可重复锁紧装置，其特征在于：所述的传感器(11)为电感式位移传感器、或为电涡流式位移传感器、或为电容式位移传感器，或为光位移传感器。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101792024A (zh) * 2010-03-03 2010-08-04 北京航空航天大学 一种磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置
CN102390546A (zh) * 2011-08-02 2012-03-28 中国人民解放军国防科学技术大学 磁悬浮飞轮锁紧装置
CN101693472B (zh) * 2009-09-25 2012-05-23 北京航空航天大学 一种磁悬浮飞轮用可重复锁紧装置
CN101830289B (zh) * 2009-03-09 2012-07-04 中国科学院沈阳自动化研究所 一种锁紧装置
CN102829784A (zh) * 2012-08-22 2012-12-19 北京航空航天大学 一种惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构
CN103029850A (zh) * 2012-12-11 2013-04-10 北京兴华机械厂 磁悬浮飞轮齿轮锁紧机构
CN103954423A (zh) * 2014-05-14 2014-07-30 广西科技大学 弹簧蓄能式水平冲击试验台及方法
CN104097792A (zh) * 2014-07-29 2014-10-15 北京卫星环境工程研究所 用于航天器探测装置机构在轨展开操作的电磁解锁结构
CN104309821A (zh) * 2014-09-29 2015-01-28 北京石油化工学院 磁悬浮飞轮可重复锁紧装置
CN105927070A (zh) * 2016-06-20 2016-09-07 山东山森数控技术有限公司 一种电磁力锁定的安全门开关

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5469948A (en) * 1994-01-31 1995-11-28 Eaton Corporation Clutch ball ramp actuator with coast lock
DE10326911B3 (de) * 2003-06-14 2004-11-11 Festo Ag & Co Elektromagnetische Antriebsvorrichtung
FR2857348B1 (fr) * 2003-07-08 2005-12-02 Leroy Somer Moteurs Systeme de freinage a reprise de couple securisee
CN2833308Y (zh) * 2005-08-24 2006-11-01 江苏科技大学 一种电磁锁紧装置
CN201031832Y (zh) * 2007-03-13 2008-03-05 上海力申科学仪器有限公司 一种锁紧机构

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101830289B (zh) * 2009-03-09 2012-07-04 中国科学院沈阳自动化研究所 一种锁紧装置
CN101693472B (zh) * 2009-09-25 2012-05-23 北京航空航天大学 一种磁悬浮飞轮用可重复锁紧装置
CN101792024A (zh) * 2010-03-03 2010-08-04 北京航空航天大学 一种磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置
CN101792024B (zh) * 2010-03-03 2013-05-08 北京航空航天大学 一种磁悬浮飞轮用杠杆式可重复锁紧装置
CN102390546A (zh) * 2011-08-02 2012-03-28 中国人民解放军国防科学技术大学 磁悬浮飞轮锁紧装置
CN102390546B (zh) * 2011-08-02 2015-05-06 中国人民解放军国防科学技术大学 磁悬浮飞轮锁紧装置
CN102829784B (zh) * 2012-08-22 2015-04-29 北京航空航天大学 一种惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构
CN102829784A (zh) * 2012-08-22 2012-12-19 北京航空航天大学 一种惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构
CN103029850B (zh) * 2012-12-11 2015-07-08 北京兴华机械厂 磁悬浮飞轮齿轮锁紧机构
CN103029850A (zh) * 2012-12-11 2013-04-10 北京兴华机械厂 磁悬浮飞轮齿轮锁紧机构
CN103954423A (zh) * 2014-05-14 2014-07-30 广西科技大学 弹簧蓄能式水平冲击试验台及方法
CN103954423B (zh) * 2014-05-14 2016-03-23 广西科技大学 弹簧蓄能式水平冲击试验台及方法
CN104097792A (zh) * 2014-07-29 2014-10-15 北京卫星环境工程研究所 用于航天器探测装置机构在轨展开操作的电磁解锁结构
CN104309821A (zh) * 2014-09-29 2015-01-28 北京石油化工学院 磁悬浮飞轮可重复锁紧装置
CN105927070A (zh) * 2016-06-20 2016-09-07 山东山森数控技术有限公司 一种电磁力锁定的安全门开关
CN105927070B (zh) * 2016-06-20 2017-05-31 山东山森数控技术有限公司 一种电磁力锁定的安全门开关

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