CN104097792B - 用于航天器探测装置机构在轨展开操作的电磁解锁结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于航天器探测装置机构在轨展开操作的电磁解锁结构，包括盖板、用于设置探测器用的安装板，盖板一侧枢轴转动连接在安装板上，枢轴上对称套设一对扭簧以在盖板展开后利用扭转力保持其在展开状态，盖板另一侧机械固定有铁芯体一，铁芯体一的中部设置有永磁铁，安装板与盖板的相对侧面上设置有“山”字形的铁芯体二，铁芯体二的三个突出部分分别与铁芯体一的两端和永磁体对应进行面接触，电磁线圈在通入解锁电流后产生大于吸合力的电磁力使机构解锁并在螺旋弹簧的弹簧力作用下保持解锁状态。本发明的电磁解锁结构，重量轻、体积小、功耗小，能够快速、可靠实现机构解锁、展开及状态保持操作。

Description

用于航天器探测装置机构在轨展开操作的电磁解锁结构

技术领域

本发明主要涉及一种实施重量轻、体积小、功耗小的电磁解锁结构，能够在很长时间范围内，快速、可靠实现机构锁定、解锁及展开状态保持操作。

背景技术

在空间站环境探测中，探测载荷需要在长时间内能够全程监测空间环境，但是，目前的探测器不能满足探测时间周期要求，需要在不同探测时间段内逐步打开探测装置的盖板。目前，航天器上常用的操作方法有火工品切割、记忆合金法及航天员出舱的方法。火工品切割的方法多用于大型机构(如太阳帆板)的展开操作，能够可靠实现机构展开。但是火工品切割的方法存在一定的存放时效性，强冲击性、爆炸危险性及产生污染物等不利影响。记忆合金的方法能够长时间有效地进行机构展开操作，但是记忆合金的方法存在机构质量相对较大、功耗较大、开盖时间长等不利因素；航天员出舱操作则更加困难、风险更大。

目前现有这些机构解锁方法在本项目空间站环境探测中难以实施。因此，如何在长时间范围内，尽可能节约资源，同时快速、可靠实现机构解锁及展开操作，成为探测器载荷研制过程中的一个急需解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的技术解决方案为：

本发明依据电、磁相互作用的原理，实现了可靠实现机构锁定、解锁、展开及状态保持操作。

用于航天器探测装置机构在轨展开操作的电磁解锁结构，包括盖板、用于设置探测器用的安装板，盖板一侧枢轴转动连接在安装板上，枢轴上对称套设一对扭簧以在盖板展开后利用扭转力保持其在展开状态，盖板另一侧机械固定有铁芯体一，铁芯体一的两端向下突出一定高度，铁芯体一的中部设置有永磁铁，永磁铁的厚度与铁芯体一两端突出的高度相同，安装板与盖板的相对侧面上设置有“山”字形的铁芯体二，铁芯体二的三个突出部分分别与铁芯体一的两端和永磁体对应进行面接触，铁芯体二的中间突出部分套设有线圈轴，线圈轴外部卷绕有电磁线圈，安装板两侧还分别设置有供盖板锁定时压缩，盖板解锁时触发弹起的螺旋弹簧，电磁线圈在通入解锁电流后产生大于吸合力的电磁力使盖体解锁并在螺旋弹簧的弹簧力作用下保持解锁状态。

其中，铁芯体一的两端及中部永磁铁与铁芯体二的三个突出部分的接触距离与接触面积是可调节的。

其中，永磁铁通过粘合或机械连接设置在铁芯体一上。

其中，铁芯体一和铁芯体二的材料选自铁、铁钴合金、铁镍合金等铁磁材料。

其中，线圈的材料选自铜、银等导电材料制成的漆包线。

本发明的电磁解锁结构，重量轻、体积小、功耗小，能够快速、可靠实现机构锁定、解锁、展开及状态保持操作。

附图说明

图1是本发明的用于航天器探测装置机构在轨锁定操作的永磁铁吸合单元的结构示意图。

其中，11-铁芯体一，12-永磁铁，13-铁芯体二。

图2是本发明的用于航天器探测装置机构在轨解锁操作的电磁解锁单元结构示意图。

其中，21-线圈轴，22-线圈。

图3是本发明的用于航天器探测装置机构展开状态保持的弹簧限位及展开状态保护单元的俯视图。

图4是本发明的用于航天器探测装置机构展开状态保持的弹簧限位及展开状态保护单元的侧视图。

其中，31-盖板，32-盖板固定平板，33-转动轴，34-限位弹簧，35-解锁保护弹簧，36-安装板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的用于航天器探测装置机构在轨展开操作的电磁解锁结构进行详细说明，这些具体实施方式仅用来示例本发明，并不旨在对其保护范围进行任何限制。

用于航天器探测装置机构在轨展开操作的电磁解锁结构，包括盖板31、用于设置探测器用的安装板36，盖板31一侧枢轴转动连接在安装板上，枢轴上对称套设一对扭簧以在盖板解锁后利用扭转力保持其在展开状态，盖板另一侧机械固定有铁芯体一，铁芯体一的两端向下突出一定高度，铁芯体一的中部设置有永磁铁，永磁铁的厚度与铁芯体一两端突出的高度相同，安装板与盖板的相对侧面上设置有“山”字形的铁芯体二，铁芯体二的三个突出部分分别与铁芯体一的两端和永磁体对应进行面接触，铁芯体二的中间突出部分套设有线圈轴，线圈轴外部卷绕有电磁线圈，安装板两侧还分别设置有供盖板锁定时压缩，盖板解锁时触发弹起的螺旋弹簧，电磁线圈在通入解锁电流后产生大于吸合力的电磁力使盖体解锁并在螺旋弹簧的弹簧力作用下保持解锁状态。

具体来说，本发明的用于航天器探测装置机构在轨展开操作的电磁解锁结构主要包括永磁铁吸合单元、电磁解锁单元、弹簧限位及展开状态保护单元三部分。其中图1显示了永磁铁吸合单元结构，图2显示了电磁解锁单元结构，图3-4分别显示了弹簧限位及展开状态保护单元结构的俯视图和侧视图。

本方法使用的永磁铁吸合单元如图1所示，永磁铁12通过紧配合、胶类粘接或者用螺钉固定等方式安装于铁芯体一11，铁芯材料可采用铁、铁钴合金、铁镍合金等铁磁材料，铁芯体一11中产生与永磁铁12上接触面同一极性的磁场，此结构与铁芯体二13，形成变压器结构，铁芯体二13中产生与永磁铁12下接触面同一极性的磁场，铁芯体一11与铁芯体二13接触面处磁场极性相反，产生相互吸力，形成永磁铁吸合单元。此种结构可根据需要，通过永磁铁12参数调整、铁芯体一11与铁芯体二13接触面积调整、铁芯上体一11与铁芯体二13接触距离调整等措施，调整吸合力的大小。此种变压器结构能够将磁场有效约束在结构回路中，提高磁场作用效率，保证机构处于可靠锁定状态。

本方法使用的电磁解锁单元如图2所示，铜丝缠绕于线圈轴21上，形成一定圈数的线圈22，线圈轴21固定于铁芯体二13上，当线圈22通入直流电压时，则会在结构回路中产生与永磁吸合机构磁场方向相反的电磁场，当线圈产生的电磁场安.匝数足够大，超过永磁吸合机构产生的磁场吸力的时候，则能够实现机构的解锁操作。

本方法使用弹簧限位及展开状态保护的单元如图3所示。需要实现展开操作的盖板31，用转动轴33，与盖板固定平板32连接，盖板固定平板32通过螺钉固定在安装平板36上，限位弹簧34穿过转动轴33，限位弹簧34采用扭转弹簧。当机构处于展开状态，限位弹簧34扭臂的张角决定了盖板31的展开角度，解锁保护弹簧35采用螺旋弹簧，固定于安装平板36上，安装于盖板31及安装平板36之间。当机构处于锁定状态，进行解锁操作过程中，保证盖板被电磁力弹开时，且电磁力作用失效后，不会再被永磁铁吸力拉回。当机构处于展开状态，解锁保护弹簧35可避免盖板由于加速度作用再次被永磁力拉回，从而产生吸合误操作。

本方法进行操作时，吸合单元1中的铁芯体一11及永磁铁12结构固定于盖板31上，吸合单元1中的铁芯体二13固定于安装平板36上，形成变压器结构，使机构由于吸合单元1作用保持锁定状态。当机构需要执行解锁操作时，将电磁解锁单元2通入一定的直流电压，产生与吸合单元1永磁铁磁场方向相反的电磁场，当相互间的排斥力大于吸合力的时候，盖板31进行展开操作。此时，弹簧限位及展开状态保护单元中的解锁保护弹簧35，保证解锁操作有效实施，同时限位弹簧34限定盖板31的展开角度，使机构保持展开状态。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以根据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.用于航天器探测装置机构在轨展开操作的电磁解锁结构，包括盖板、用于设置探测器用的安装板，盖板一侧枢轴转动连接在安装板上，枢轴上对称套设一对扭簧以在盖板展开后利用扭转力保持其在展开状态，盖板另一侧机械固定有铁芯体一，铁芯体一的两端向下突出一定高度，铁芯体一的中部设置有永磁铁，永磁铁的厚度与铁芯体一两端突出的高度相同，安装板与盖板的相对侧面上设置有“山”字形的铁芯体二，铁芯体二的三个突出部分分别与铁芯体一的两端和永磁体对应进行面接触，铁芯体二的中间突出部分套设有线圈轴，线圈轴外部卷绕有电磁线圈，安装板两侧还分别设置有供盖板闭合时压缩，盖板解锁时触发弹起的螺旋弹簧，电磁线圈在通入解锁电流后产生大于吸合力的电磁力使盖体解锁并在螺旋弹簧的弹簧力作用下保持解锁状态，其中，铁芯体一的两端及中部永磁铁与铁芯体二的三个突出部分的接触距离与接触面积是可调节的，永磁铁通过粘合或机械连接设置在铁芯体一上。

2.如权利要求1所述的电磁解锁结构，其中，铁芯体一和铁芯体二的铁磁材料选自铁、铁钴合金及铁镍合金。

3.如权利要求1所述的电磁解锁结构，其中，线圈的材料选自铜、银制成的漆包线。