CN108945524B - 一种航天器用磁浮力器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航天器用磁浮力器，包括外屏蔽、活动设置在外屏蔽内的内屏蔽、固定在内屏蔽两内侧壁中部处的永磁体以及通过线圈支架固定于外屏蔽内部中心位置的线圈，两块永磁体布置在线圈两侧；外屏蔽呈U形结构，内屏蔽呈倒U形结构，两者配合套接，内屏蔽外壁与外屏蔽外壁的间隙不小于5mm，内屏蔽开口端面与外屏蔽内底面的间隙不小于5mm，工作状态下两者之间所有运动方向均设有机械限位；线圈、外屏蔽与航天器平台连接，永磁体与被控制载荷连接。通电线圈在永磁体之间的磁场中产生电磁力调节被控制载荷的姿态精度。本发明为诸如动静分离式卫星平台的姿态控制系统提供输出力，外观简洁、结构紧凑、体积小。

Description

一种航天器用磁浮力器

技术领域

本发明涉及一种航天器控制系统的执行机构，用于诸如动静分离式卫星平台的姿态控制。

背景技术

动静分离式卫星平台打破传统卫星载荷与平台固连设计思路，采用基于磁浮力器的“动静隔离非接触、主从解耦高精度”的全新设计方法，突破固连设计方法存在微振动“难测、难控”技术瓶颈，可从根本上解决载荷指向精度与稳定度难以大幅提升的重大难题。磁浮力器是动静分离式卫星平台控制系统中重要执行机构，对产品结构、安装精度、磁场泄露均提出较高要求。

发明内容

针对上述问题，本发明体提供了一种航天器用磁浮力器，保证线圈磁铁之间的安装精度，可以避免用磁铁的磁场泄露对卫星姿控影响。

本发明通过以下技术方案实现：

一种航天器用磁浮力器，包括外屏蔽、活动设置在外屏蔽内的内屏蔽、固定在内屏蔽两内侧壁中部处的永磁体以及通过线圈支架固定于外屏蔽内部中心位置的线圈，两块永磁体布置在线圈两侧；外屏蔽呈U形结构，内屏蔽呈倒U形结构，两者配合套接，内屏蔽外壁与外屏蔽内壁的间隙不小于5mm，内屏蔽开口端面与外屏蔽内底面的间隙不小于5mm，工作状态下两者之间所有运动方向均设有机械限位；内屏蔽通过第二安装块与被控制载荷连接，线圈、外屏蔽与航天器平台连接，永磁体与被控制载荷连接。通电线圈在永磁体之间的磁场中产生电磁力调节被控制载荷的姿态精度。

进一步地，螺钉从顶部依次穿过第二安装块、内屏蔽顶部、固定至L型转接块，线圈5通过螺钉固定至线圈支架，螺钉从底部依次穿过内屏蔽、第一安装块与线圈支架连接；第一安装块和第二安装块采用铝合金加工成型，提供安装螺纹。

进一步地，通电的线圈在永磁体之间的磁场中产生电磁力，输出力方向位于线圈平面内；采用换向支架将其换向安装输出不同空间方向的输出力。

进一步地，本发明中线圈组件与磁铁组件之间各个方向采用机械限位，防止磁浮力器超出可调节范围；内屏蔽和外屏蔽开口方向的移动自由度通过C型限位块和限位杆限制，C型限位块固定至外屏蔽，限位杆固定至内屏蔽，限位杆位于C型限位块中心；其他方向移动自由度由内屏蔽的外壁和和外屏蔽的内壁相互作用进行限制。

进一步地，采用内屏蔽和外屏蔽1构成的双层磁屏蔽，防止永磁体的磁场泄露，内屏蔽和外屏蔽采用工业纯铁一体化加工成型。

进一步地，安装时采用连接工装固定保证电线圈与永磁体的初始相对位置关系。

本发明解决为诸如动静分离式卫星平台提供一种磁浮力器执行机构保证线圈磁铁之间的安装精度，可以避免用磁铁的磁场泄露对卫星姿控影响，磁铁和线圈之间相对运动有机械限位防止控制系统故障造成两舱彻底分离，外观无突出物，降低勾挂风险，整体结构紧凑、外观间接、结构刚度大，具备良好的适用性和可继承性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例一种航天器用磁浮力器的整体结构图。

图2为本发明实施例中的磁铁组件图。

图3为图2中B-B的剖面图。

图4为图2中B1-B1的剖面图。

图5为本发明实施例中的线圈组件图。

图6为图5中A-A的剖面图。

图7为图5中A1-A1的剖面图。

图8为图5中A2-A2的剖面图。

图9为4a限位块的安装示意图。

图10为4b限位块的安装示意图。

图11为4c限位块的安装示意图。

图12为本发明的安装过程。

图13为本发明的应用实例。

图中：1-线圈屏蔽层；2-磁铁屏蔽层；3-线圈组件安装；4-磁铁组件安装块；5-线圈；6-磁铁；7-线圈支架；8-限位杆；9-C型限位块；10-L型转接块；11-换向支架；12-被控制载荷；13-平台舱；14-连接工装。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

本发明实施例提供了一种用于航天器用磁浮力器，包括外屏蔽1、活动设置在外屏蔽1内的内屏蔽2、固定在内屏蔽2两内侧壁中部处的永磁体6以及通过线圈支架7固定于外屏蔽1内部中心位置的线圈5，通电的线圈5在永磁体6之间的磁场中产生电磁力，调整被控制载荷13的姿态精度和稳定度。

如图1所示，两块永磁体6布置在线圈5两侧，距离5mm，线圈的包络尺寸为69mm×69mm×4mm。内屏蔽2、外屏蔽1均是开口长方体盒状零件，材料采用工业纯铁表面镀层，且内屏蔽2位于外屏蔽1内部。内屏蔽2外壁与外屏蔽1内壁的间隙不小于5mm，内屏蔽2开端端面与外屏蔽1内底面的间隙不小于5mm，依靠外屏蔽1和内屏蔽2机械限位，防止运动过程中永磁体6撞击在线圈5。

如图2-图4所示，两块永磁体6固定在内屏蔽2内侧壁中部，采用航天结构胶结。4-M3螺钉从顶部依次穿过第二安装块4的沉头孔、内屏蔽2顶部的通孔、固定至L型转接块10，螺钉端面低于第二安装块4的顶面。第二安装块4提供安装螺纹接口4-M4。限位杆8采用螺钉固定至内屏蔽2开口附近，可以提高内屏蔽2整体刚度和强度。第二安装块4采用铝合金加工成型，提供与被控制载荷12安装螺纹接口。

如图5-图8所示，线圈5位于外屏蔽1中央。线圈5通过4-M3螺钉固定至线圈支架7，4-M3螺钉从底部依次穿过内屏蔽2的沉头孔、第一安装块3的通孔与线圈支架7螺纹孔连接。第一安装块3采用铝合金加工成型，提供与航天器平台13安装螺纹接口。

如图9-图11所示，C型限位块9的安装过程。如图9所示C型限位块9的开口方向与限位杆8方向一致。如图10所示完成安装的内屏蔽2向下移动至初始位置，此时C型限位块9与限位杆8不干涉。如图11所示。在第一安装块3底部旋转C型限位块9，使其开口方向与限位杆8垂直，内屏蔽2从初始位置向上移动最大距离5mm，从而实现内屏蔽2和外屏蔽1之间所有运动方向均机械限位。

如图12所示，为保证磁浮力器的初始状态安装精度，组件状态下，连接工装14将第一安装块3和第二安装块4固定。星上完成安装后拆除连接工装14。

如图13所示，通过第一安装块3与动被控制载荷13连接，输出力方向位于线圈5平面内。采用换向支架11将其换向安装输出不同空间方向的输出力。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种航天器用磁浮力器，其特征在于：包括外屏蔽(1)、活动设置在外屏蔽(1)内的内屏蔽(2)、固定在内屏蔽(2)两内侧壁中部处的永磁体(6)以及通过线圈支架(7)固定于外屏蔽(1)内部中心位置的线圈(5)，两块永磁体(6)布置在线圈(5)两侧；外屏蔽(1)呈U形结构，内屏蔽(2)呈倒U形结构，两者配合套接，内屏蔽(2)外壁与外屏蔽(1)内壁的间隙不小于5mm，内屏蔽(2)开口端面与外屏蔽(1)内底面的间隙不小于5mm，工作状态下两者之间所有运动方向均设有机械限位；内屏蔽(2)通过第二安装块(4)与被控制载荷(12)连接，线圈(5)、外屏蔽(1)与航天器平台(13)连接

第一螺钉从顶部依次穿过第二安装块(4)、内屏蔽(2)顶部、固定至L型转接块(10)，线圈(5)通过第二螺钉固定至线圈支架(7)，第三螺钉从底部依次穿过第一安装块(3)、外屏蔽(1)与线圈支架(7)连接；

第一安装块(3)和第二安装块(4)采用铝合金加工成型，提供安装螺纹；

通电的线圈(5)在永磁体(6)之间的磁场中产生电磁力，输出力方向位于线圈(5)平面内；采用换向支架(11)将其换向安装输出不同空间方向的输出力；

内屏蔽(2)和外屏蔽(1)开口方向的移动自由度通过C型限位块(9)和限位杆(8)限制，C型限位块(9)固定至外屏蔽(1)，限位杆(8)固定至内屏蔽(2)，限位杆(8)位于C型限位块(9)中心；其他方向移动自由度由内屏蔽(2)的外壁和和外屏蔽(1)的内壁相互作用进行限制；

采用内屏蔽(2)和外屏蔽(1)构成的双层磁屏蔽，防止永磁体的磁场泄露，内屏蔽(2)和外屏蔽(1)采用工业纯铁一体化加工成型；

永磁体(6)与被控制载荷(12)连接；

线圈(5)的包络尺寸为69mm×69mm×4mm，内屏蔽(2)、外屏蔽(1)均是开口长方体盒状零件，材料采用工业纯铁表面镀层；

两块永磁体(6)采用航天结构胶结固定在内屏蔽(2)内侧壁中部；

第一螺钉端面低于第二安装块(4)的顶面；

限位杆(8)采用第四螺钉固定至内屏蔽(2)开口附近，提高内屏蔽(2)整体刚度和强度；

C型限位块(9)的开口方向与限位杆(8)方向一致；完成安装的内屏蔽(2)向下移动至初始位置，此时C型限位块(9)与限位杆(8)不干涉。

Images