CN201573795U - 一种基于太阳翼基板的长行程电磁锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于太阳翼基板的长行程电磁锁紧装置：包括太阳翼基板(1)、位置显示按钮(2)、销孔连接板(3)和长行程电磁铁(4)；位置显示按钮(2)安装在销孔连接板(3)内；位置显示按钮(2)、销孔连接板(3)与太阳翼基板(1)连接固定；在锁紧状态下，长行程电磁铁(4)的横销(47)穿过销孔连接板(3)上的孔触发位置显示按钮(3)；断电后，横销(47)和衔铁(42)在复位弹簧(48)的作用下向右侧移动，位置显示按钮(2)也同时复位。本实用新型利用了长行程电磁铁的磁旁路结构和斜角磁路结构，规避了吸合面积以及功耗对于工作行程的限制，避开了气隙磁阻的问题，降低了功耗，实现了装置的小型化。

Description

一种基于太阳翼基板的长行程电磁锁紧装置

技术领域

本实用新型涉及一种可以重复锁紧和释放的执行装置，尤其适用于太阳翼基板、舱门等展开的机构的重复锁紧和释放。

背景技术

在20世纪60年代，美、俄、欧、日本等国就已经具备了成系列的一次或多次展开技术。中国从20世纪80年代初开始进行可展开太阳翼机板的研究，掌握了一次展开的技术，目前主要依靠火工品对太阳翼基板等展开机构进行锁紧。但作为一次性使用的锁紧装置，火工品装置无法满足这些机构重复展开时对锁紧和释放功能的要求。目前关于可展开机构的多次重复锁定与释放技术的研究已日益迫切。

锁紧装置必须考虑保证锁定后处于收拢状态的被锁定体有足够的刚度与强度，使其能够经受住发射载荷、变轨扰动载荷等；满足收拢后被锁定体的包络尺寸要求；重复解锁释放的冲击不影响被锁定体本身以及航天器的其他系统；解锁释放后锁定与释放机构的任何部分不能影响被锁定体的展开和运动；尽量少的占用航天器的能耗。

目前国内重要应用的锁紧释放机构有以下几种：带状半刚性锁紧释放机构，锁爪式锁紧释放机构以及连杆式锁紧释放机构。这种锁紧装置大都是机械式的锁紧形式，其结构体积和重量较大，响应速度较慢，动作次数有限，并且无法对其工作状态和故障模式进行识别和判断，已经难以满足多次重复锁定与释放技术发展的需要。

使用长行程电磁铁结构的锁紧装置可以实现电控式的重复锁紧和释放。传统的长行程电磁铁主要由线圈组件、衔铁、静磁芯和复位弹簧组成。这种结构由于8～10mm的超大动作行程中的工作气隙是一个巨大的磁阻，在没有足够的吸合面积和功耗支持的前提下，能够产生的磁感应强度微乎其微，因此无法产生足够的力吸动衔铁，完成运动。因此其工作行程受到了吸合面积以及功耗的限制，不具备在星上使用的条件。

实用新型内容

本实用新型的目的是：克服现有技术的不足，提供一种体积小、重量轻、功耗低、响应快、可靠性高、耐温性能好的电磁式重复锁紧和释放装置。

本实用新型的技术解决方案是：一种基于太阳翼基板的长行程电磁锁紧装置，包括太阳翼基板、位置显示按钮、销孔连接板和长行程电磁铁；位置显示按钮安装在销孔连接板内；位置显示按钮、销孔连接板与太阳翼基板连接固定；所述长行程电磁铁包括上端盖、衔铁、下端盖、线圈架、线圈组件、磁芯、横销、复位弹簧和安装支架；线圈架由隔磁部分和导磁部分焊接而成；磁芯与安装支架固定连接，安装支架与星上基体结构连接；线圈组件绕制在线圈架上并固封，从装配在磁芯外圆上的引线孔中引出；磁芯安装在线圈架左端，磁芯左端与上端盖焊接连接，线圈架右端与下端盖固定连接；横销右端与衔铁右端固定连接；衔铁安装在线圈架与磁芯的内腔中；复位弹簧安装在衔铁左侧，对衔铁和横销提供向右侧的预压力；在锁紧状态下，横销穿过销孔连接板上的孔触发位置显示按钮；断电后，横销和衔铁在复位弹簧的作用下向右侧移动，位置显示按钮也同时复位。

所述衔铁与线圈架内腔之间为间隙配合，并涂覆润滑剂进行润滑。

所述衔铁右端与横销右端通过螺纹连接并使用粘接剂固封。

所述上端盖、衔铁、线圈架隔磁部分、导磁部分和磁芯选用的材料为GYJ130软磁合金。

本实用新型与现有技术相比的有益效果为：

(1)本实用新型采用特殊磁路结构的长行程电磁铁对展开机构进行重复的锁紧与释放。这种电磁铁锁紧装置的形式，实现了重复锁紧装置3s以内的快速响应动作和10000次以上动作寿命要求。同时，通过电磁铁的横销与位置显示按钮之间的触发关系，可以指示出锁紧装置的位置情况，进行状态确认和故障诊断。

(2)本实用新型采用长行程电磁装置的磁路结构应用了磁旁路结构和斜角磁路结构，通过巧妙的磁路构造，规避了吸合面积以及功耗对于工作行程的限制，避开了气隙磁阻的问题，实现了该装置的小型化、低功耗，重量仅为400g，功耗仅为4W。

(3)本实用新型使用高温性能稳定的磁性材料GYJ130软磁合金进行设计，保证长行程电磁装置的高温性能稳定，不会因高温而造成性能衰退和可靠性下降。

(4)本实用新型的电磁铁锁紧装置安装结构和形式简单，其安装支架可以根据不同的应用环境和基体结构进行修改，适应和应用范围较广。

(5)本实用新型可以根据不同的锁紧强度要求设计不同尺寸的锁紧横销、锁紧力以及动作行程，可以实现产品化、系列化。

附图说明

图1为长行程电磁锁紧装置系统示意图；

图2为长行程电磁锁紧装置结构图；

图3为长行程电磁锁紧装置外观图；

图4为长行程电磁装置的磁路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，基于太阳翼基板的长行程电磁锁紧装置，包括太阳翼基板1、位置显示按钮2、销孔连接板3和长行程电磁铁4。位置显示按钮2安装在销孔连接板3内；位置显示按钮2、销孔连接板3与太阳翼基板1连接固定。

长行程电磁铁4的组成如图2、图3所示，包括上端盖41、衔铁42、下端盖43、线圈架、线圈组件45、磁芯46、横销47、复位弹簧48和安装支架49，线圈架由隔磁部分441和导磁部分442焊接而成；位置显示按钮2、销孔连接板3与太阳翼基板1相连，长行程电磁锁紧装置的磁芯46通过紧固螺栓与安装支架49相连，安装支架49与星上基体结构连接。

上端盖41、磁芯46、线圈架、下端盖43从左至右依次焊接相连；线圈组件45绕制在线圈架的窗口中并固封，引出线40采用甩线方式；衔铁42装配在线圈架的内腔中，衔铁42与线圈架的内腔之间为间隙配合并涂覆润滑剂进行润滑。衔铁42右端与横销47右端通过螺纹连接并使用粘接剂固封；复位弹簧48装配在衔铁42和上端盖41之间。

当本实用新型的装置处于释放状态时，衔铁42在复位弹簧48的作用下，与下端盖43接触；当装置处于锁紧状态时，衔铁42克服复位弹簧48的作用，与上端盖41接触，横销47伸出插入销孔连接板3并触发位置显示按钮2，将太阳翼基板1与基体结构锁紧在一起。断电后，电磁力逐渐消失，衔铁42在复位弹簧48的作用下向右侧移动，直至恢复初始状态，位置显示按钮2也同时复位。

如图4所示，为本实用新型长行程电磁装置的磁路图。长行程电磁铁4的磁芯46应用了磁旁路结构和斜角磁路结构。上端盖41、衔铁42、线圈架、磁芯46构成一条完整的闭环磁路。磁场通过磁旁路构造了一个磁通闭合的捷径，绕过巨大的气隙磁阻，让尽量大的磁通通过衔铁42的吸合面，产生足够的吸力实现可靠动作。在动作过程中，斜角磁路结构实现了电磁差力保持，保持吸力矢量叠加的值始终大于复位弹簧48的回复力以及摩擦阻力，并留有一定的裕度，防止发生衔铁42在运动过程中出现力平衡而停滞。

在复位弹簧48的预紧力作用下，衔铁42和横销47的组合件与下端盖43保持接触，此时装置处于释放状态。当给长行程电磁锁紧装置的线圈组件45加载一定的电压，产生磁通。当工作气隙较大时，上端盖41吸合面上产生的磁路被巨大的气隙磁阻隔离，因此大部分磁通通过磁芯46处的磁旁路作用到衔铁，产生电磁吸力，将衔铁42向左端吸动。随着衔铁42的运动进行，磁芯46的斜角磁路结构可以实现电磁吸力的正向保持，维持衔铁42大行程运动过程的正常可靠。当衔铁42运动到与左侧上端盖41接触时，运动结束，横销47插入销孔连接板3，实现电磁锁紧装置的锁紧，此时主磁通通过上端盖41作用到衔铁42上，产生很大的吸力以保持锁定位置。

考虑到长时间工作制的性质和真空条件下仅能依靠传热散热的条件，长行程电磁装置会产生一定温升，加之工作环境温度较高，构成本装置磁路的软磁合金材料须为耐高温软磁合金，其磁性能可以保证在100～120℃范围内不会受到影响。本装置的上端盖41、衔铁42、线圈架和磁芯46选用的磁性材料为GYJ130软磁合金。

当然，对本实用新型的各组成部件、位置关系及连接方式在不改变其功能的情况下，进行的等效变换或替代，也落入本实用新型的保护范围。本实用新型未公开的技术属本领域公知技术。

Claims (4)

1.一种基于太阳翼基板的长行程电磁锁紧装置，其特征在于：包括太阳翼基板(1)、位置显示按钮(2)、销孔连接板(3)和长行程电磁铁(4)；位置显示按钮(2)安装在销孔连接板(3)内；位置显示按钮(2)、销孔连接板(3)与太阳翼基板(1)连接固定；所述长行程电磁铁(4)包括上端盖(41)、衔铁(42)、下端盖(43)、线圈架、线圈组件(45)、磁芯(46)、横销(47)、复位弹簧(48)和安装支架(49)；线圈架由隔磁部分(441)和导磁部分(442)焊接而成；磁芯(46)与安装支架(49)固定连接，安装支架(49)与星上基体结构连接；线圈组件(45)绕制在线圈架上并固封，从装配在磁芯(46)外圆上的引线孔中引出；磁芯(46)安装在线圈架左端，磁芯(46)左端与上端盖(41)焊接连接，线圈架右端与下端盖(43)固定连接；横销(47)右端与衔铁(42)右端固定连接；衔铁(42)安装在线圈架(49)与磁芯(46)的内腔中；复位弹簧(48)安装在衔铁(42)左侧，对衔铁(42)和横销(47)提供向右侧的预压力；在锁紧状态下，横销(47)穿过销孔连接板(3)上的孔触发位置显示按钮(2)；断电后，横销(47)和衔铁(42)在复位弹簧(48)的作用下向右侧移动，位置显示按钮(2)也同时复位。

2.根据权利要求1所述的一种基于太阳翼基板的长行程电磁锁紧装置，其特征在于：所述衔铁(42)与线圈架内腔之间为间隙配合，并涂覆润滑剂进行润滑。

3.根据权利要求1所述的一种基于太阳翼基板的长行程电磁锁紧装置，其特征在于：所述衔铁(42)右端与横销(47)右端通过螺纹连接并使用粘接剂固封。

4.根据权利要求1所述的一种基于太阳翼基板的长行程电磁锁紧装置，其特征在于：所述上端盖(41)、衔铁(42)、线圈架隔磁部分(441)、导磁部分(442)和磁芯(46)选用的材料为GYJ130软磁合金。

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