CN107545978A - 一种空间常开型直动式电磁铁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间常开型直动式电磁铁，包括壳体、设置在壳体内侧的电磁组件、固定在壳体的第一端部的止座、弹簧组件以及衔铁；止座的一端设置有凹锥孔，衔铁的一侧设置有与凹锥孔相匹配的凸锥部；止座的另一侧设置有挡面；壳体的另一端部为开放端面；电磁组件通电后产生磁场，衔铁在磁场的作用下通过凸锥部与凹锥孔的导向作用朝壳体的第一端部运动，压缩弹簧组件，且当凸锥部完全导入凹锥孔后，止座对衔铁进行限位；电磁组件断电后，衔铁在弹簧组件的弹簧力作用下朝远离壳体的第一端部的方向运动，并通过设置在止座上的挡面进行限位。本发明电磁铁具有结构简单、运动可靠、可产生大吸力、可重复使用与适应空间环境条件等特点。

Description

一种空间常开型直动式电磁铁

技术领域

本发明涉及电磁铁技术领域，尤其是一种能够实现空间微小飞行器与在轨释放装置的固定与分离的空间常开型直动式电磁铁。

背景技术

电磁铁因为具有结构简单、结实耐用等优点，成为现阶段许多自动化设备中最为常用的执行器件。电磁铁是一种通电后对铁磁物质产生电磁吸力，吸引衔铁作机械运动，从而将电磁能转换成机械能的设备。电磁铁已不但在一般工程技术领域中成熟应用，在空间机械设备上的应用也取得一定的成效，例如八O五所研制的空间对接机构已成功应用多种形式的电磁铁。伴随着我国航天事业的发展，预计2020年左右建成载人航天工程空间站。微小飞行器在轨释放是一项基于空间站平台的空间应用技术，用于在空间站平台释放微卫星与立方星等微小飞行器。电磁铁可以用于微小飞行器在轨释放装置，作为释放卫星的作动元件，实现被释放卫星与在轨释放装置的固定与分离。

作为航空领域微小飞行器在轨释放装置的执行器件，要求相应的电磁铁结构简单、运动可靠、可产生大吸力、可重复使用与适应空间环境条件等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能作为微小飞行器在轨释放装置的执行器件的空间常开型直动式电磁铁，其不仅运动可靠、可产生大吸力、可重复使用，而且结构简单，能够适应空间环境条件。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种空间常开型直动式电磁铁，包括：壳体、设置在壳体内侧的电磁组件、固定设置在壳体的第一端部的止座、设置在壳体的第一端部的弹簧组件、以及活动设置在壳体内的衔铁；所述止座的一端设置有凹锥孔，所述衔铁的一侧设置有与所述凹锥孔相匹配的凸锥部；所述止座的另一侧设置有挡面；所述壳体的另一端部为开放端面；其中：

所述电磁组件通电后产生磁场，所述衔铁在所述磁场的作用下通过所述凸锥部与所述凹锥孔的导向作用朝所述壳体的第一端部运动，压缩所述弹簧组件，且当所述凸锥部完全导入所述凹锥孔后，所述止座对所述衔铁进行限位；

所述电磁组件断电后，所述衔铁在所述弹簧组件的弹簧力作用下朝远离所述壳体的第一端部的方向运动，并通过设置在所述止座上的挡面进行限位。

在本发明的一个实施例中，所述电磁组件包括簧罩、压簧以及轴位螺钉，其中：

所述簧罩固定设置在所述止座上；

所述压簧连接在所述簧罩与所述轴位螺钉之间；

所述轴位螺钉包括相连的第一螺钉部以及第二螺钉部，所述止座上设置有依次相连的中央通孔与所述凹锥孔，所述中央通孔与所述第一螺钉部相匹配；所述衔铁上设置有与所述第二螺钉部相匹配的中央螺纹孔，且所述中央通孔的孔径大于所述中央螺纹孔的孔径；

所述衔铁的端面的直径大于所述中央通孔的孔径，当所述凸锥完全导入所述凹锥孔后，所述止座对所述衔铁进行限位；

所述第一螺钉部的端面上设置有一挡块，在所述衔铁朝远离所述壳体的第一端部的方向运动的过程中，所述止座上的挡面对所述挡块进行限位。

在本发明的一个实施例中，所述簧罩通过螺钉固定设置在所述止座上。

在本发明的一个实施例中，所述电磁组件包括磁轭、线圈以及引线，其中：

所述磁轭固定在所述壳体的内侧；

所述线圈绕在所述磁轭上；

所述引线与所述线圈，用于外接电源，为所述线圈供电。

在本发明的一个实施例中，所述电磁组件还包括导套，所述导套固定在所述壳体的内侧，所述磁轭固定在所述导套上；所述衔铁在所述导套内作直线运动。

在本发明的一个实施例中，所述电磁组件还包括出线护套，所述出线护套安装在所述壳体上，所述引线通过所述出线护套引出。

本发明的空间常开型直动式电磁铁，其壳体的一端面通过止座与弹簧组件封闭，另一端面开放，简化了结构的同时也方便了空间站微小飞行器的释放与固定；其具有两种工作状态：通电衔铁吸合状态与断电衔铁推出状态，并且巧妙地通过止座来对两种工作状态的衔铁进行限位和导向，保证了运动的可靠性；通过重复衔铁的吸合与推出动作，能够重复执行微小飞行器的释放与固定任务，并且由于结构相对简单易于航天员对其进行检查与维修，在空间环境条件下可靠性更强。

本发明的空间常开型直动式电磁铁，以压簧作为复位部分的主要元件，使得复位部分机械结构相对比较简单；通过控制线圈电流的大小能够控制对衔铁吸力的大小，可以保证需要时能够产生足够大的吸力，以适应于执行不同的微小飞行器的释放与回收任务。

本发明的空间常开型直动式电磁铁，衔铁在导套内运动，导套对衔铁具有径向限位作用，从而可避免衔铁在运动过程中的径向偏摆，进一步提高了系统的可靠性。

本发明的空间常开型直动式电磁铁还包括出线护套，其安装在引线与壳体之间，保护引线不被破损。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明实施例提供的一种空间常开型直动式电磁铁通电衔铁吸合状态示意图。

图2是本发明实施例提供的一种空间常开型直动式电磁铁断电衔铁推出状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种空间常开型直动式电磁铁作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图1与图2，其中，图1是本发明实施例提供的一种空间常开型直动式电磁铁通电衔铁吸合状态示意图，图2是本发明实施例提供的一种空间常开型直动式电磁铁断电衔铁推出状态示意图，结合图1与图2，本发明提供的空间常开型直动式电磁铁包括：壳体12、设置在壳体12内侧的电磁组件、固定设置在壳体12的第一端部的止座4、设置在壳体12的第一端部的弹簧组件、以及活动设置在壳体12内的衔铁11；所述止座4的一端设置有凹锥孔，所述衔铁11的一侧设置有与所述凹锥孔相匹配的凸锥部；所述止座4的另一侧设置有挡面；所述壳体12的另一端部为开放端面；其中：

所述电磁组件通电后产生磁场，所述衔铁11在所述磁场的作用下通过所述凸锥部与所述凹锥孔的导向作用朝所述壳体12的第一端部运动，压缩所述弹簧组件，且当所述凸锥部完全导入所述凹锥孔后，所述止座4对所述衔铁11进行限位；

所述电磁组件断电后，所述衔铁11在所述弹簧组件的弹簧力作用下朝远离所述壳体12的第一端部的方向运动，并通过设置在所述止座4上的挡面进行限位。

本发明提供的空间常开型直动式电磁铁，其壳体的一端面通过止座与弹簧组件封闭，另一端面开放，简化了结构的同时也方便了空间站微小飞行器的释放与固定；其具有两种工作状态：通电衔铁吸合状态与断电衔铁推出状态，并且巧妙地通过止座来对两种工作状态的衔铁进行限位和导向，保证了运动的可靠性；通过重复衔铁的吸合与推出动作，能够重复执行微小飞行器的释放与固定任务，并且由于结构相对简单易于航天员对其进行检查与维修，在空间环境条件下可靠性更强。

在一具体实施例中，所述电磁组件包括簧罩1、压簧2以及轴位螺钉5，其中：

所述簧罩1固定设置在所述止座4上，具体地，所述簧罩1通过螺钉3固定设置在所述止座4上。

所述压簧2连接在所述簧罩1与所述轴位螺钉5之间；

所述轴位螺钉5包括相连的第一螺钉部以及第二螺钉部，所述止座4上设置有依次相连的中央通孔与所述凹锥孔，所述中央通孔与所述第一螺钉部相匹配；所述衔铁11上设置有与所述第二螺钉部相匹配的中央螺纹孔，且所述中央通孔的孔径大于所述中央螺纹孔的孔径；

所述衔铁11的端面的直径大于所述中央通孔的孔径，当所述凸锥完全导入所述凹锥孔后，所述止座4对所述衔铁11进行限位；

所述第一螺钉部的端面上设置有一挡块，在所述衔铁11朝远离所述壳体12的第一端部的方向运动的过程中，所述止座4上的挡面对所述挡块进行限位。

本发明提供的空间常开型直动式电磁铁，巧妙地通过止座4来设置凹锥孔和挡面，并相应地在衔铁上配合设置凸锥部，在轴位螺钉上配合设置挡块，从而实现了衔铁运动过程中的导向与限位，提高了系统的可靠性与灵活性。

在一具体实施例中，所述电磁组件包括磁轭7、线圈6以及引线8，其中：

所述磁轭7固定在所述壳体12的内侧；

所述线圈6绕在所述磁轭7上；

所述引线8与所述线圈6，用于外接电源，为所述线圈6供电。

作为优选实施例，所述电磁组件还包括导套10，所述导套10固定在所述壳体12的内侧，所述磁轭7固定在所述导套10上；所述衔铁11在所述导套10内作直线运动。由于导套10对衔铁11具有径向限位作用，从而可避免衔铁11在运动过程中的径向偏摆，进一步提高了系统的可靠性。

作为优选实施例，所述电磁组件还包括出线护套9，所述出线护套9安装在所述壳体12上，所述引线8通过所述出线护套9引出，从而保护引线不被破损。

本发明提供的空间常开型直动式电磁铁的工作原理为：

当线圈6通电后，通过磁轭7产生电磁场，衔铁11在电磁力的作用下吸入导套10内，衔铁11运动过程中，其尾部凸锥部与止座4的凹锥孔起导向与定位作用，衔铁11在吸入运动时，带动轴位螺钉5同步运动，轴位螺钉5后端面持续压缩压簧2至衔铁11的限位位置，压簧2在衔铁11吸入状态下一直处于压缩状态。衔铁11在导套10的支撑下可承受一定的径向力。

当线圈6断电后，其产生的磁场及对衔铁11的电磁力消失，衔铁11在压簧2的弹簧力作用下在导套10内作推出运动，推出过程中与衔铁11固连的轴位螺钉5的挡块与止座4的挡面限位后，衔铁11运动到位，衔铁11在推出状态下，在压簧2的作用下具有一定的保持力，保证其处于推出状态，并在导套10的支撑下可承受一定的径向力。

通过上述衔铁的吸入与推出状态，可实现对空间站微小飞行器的释放与回收。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种空间常开型直动式电磁铁，包括：壳体(12)、设置在壳体(12)内侧的电磁组件、固定设置在壳体(12)的第一端部的止座(4)、设置在壳体(12)的第一端部的弹簧组件、以及活动设置在壳体(12)内的衔铁(11)；所述止座(4)的一端设置有凹锥孔，所述衔铁(11)的一侧设置有与所述凹锥孔相匹配的凸锥部；所述止座(4)的另一侧设置有挡面；所述壳体(12)的另一端部为开放端面；其中：

所述电磁组件通电后产生磁场，所述衔铁(11)在所述磁场的作用下通过所述凸锥部与所述凹锥孔的导向作用朝所述壳体(12)的第一端部运动，压缩所述弹簧组件，且当所述凸锥部完全导入所述凹锥孔后，所述止座(4)对所述衔铁(11)进行限位；

所述电磁组件断电后，所述衔铁(11)在所述弹簧组件的弹簧力作用下朝远离所述壳体(12)的第一端部的方向运动，并通过设置在所述止座(4)上的挡面进行限位。

2.如权利要求1所述的空间常开型直动式电磁铁，其特征在于，所述电磁组件包括簧罩(1)、压簧(2)以及轴位螺钉(5)，其中：

所述簧罩(1)固定设置在所述止座(4)上；

所述压簧(2)连接在所述簧罩(1)与所述轴位螺钉(5)之间；

所述轴位螺钉(5)包括相连的第一螺钉部以及第二螺钉部，所述止座(4)上设置有依次相连的中央通孔与所述凹锥孔，所述中央通孔与所述第一螺钉部相匹配；所述衔铁(11)上设置有与所述第二螺钉部相匹配的中央螺纹孔，且所述中央通孔的孔径大于所述中央螺纹孔的孔径；

所述衔铁(11)的端面的直径大于所述中央通孔的孔径，当所述凸锥完全导入所述凹锥孔后，所述止座(4)对所述衔铁(11)进行限位；

所述第一螺钉部的端面上设置有一挡块，在所述衔铁(11)朝远离所述壳体(12)的第一端部的方向运动的过程中，所述止座(4)上的挡面对所述挡块进行限位。

3.如权利要求2所述的空间常开型直动式电磁铁，其特征在于，所述簧罩(1)通过螺钉(3)固定设置在所述止座(4)上。

4.如权利要求1所述的空间常开型直动式电磁铁，其特征在于，所述电磁组件包括磁轭(7)、线圈(6)以及引线(8)，其中：

所述磁轭(7)固定在所述壳体(12)的内侧；

所述线圈(6)绕在所述磁轭(7)上；

所述引线(8)与所述线圈(6)，用于外接电源，为所述线圈(6)供电。

5.如权利要求4所述的空间常开型直动式电磁铁，其特征在于，所述电磁组件还包括导套(10)，所述导套(10)固定在所述壳体(12)的内侧，所述磁轭(7)固定在所述导套(10)上；所述衔铁(11)在所述导套(10)内作直线运动。

6.如权利要求4或5所述的空间常开型直动式电磁铁，其特征在于，所述电磁组件还包括出线护套(9)，所述出线护套(9)安装在所述壳体(12)上，所述引线(8)通过所述出线护套(9)引出。