專利名稱：一種基于太陽(yáng)翼基板的長(zhǎng)行程電磁鎖緊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可以重復(fù)鎖緊和釋放的執(zhí)行裝置，尤其適用于太陽(yáng)翼基板、 艙門等展開(kāi)的機(jī)構(gòu)的重復(fù)鎖緊和釋放。
背景技術(shù)：
在20世紀(jì)60年代，美、俄、歐、日本等國(guó)就已經(jīng)具備了成系列的一次或多次展開(kāi)技術(shù)。中國(guó)從20世紀(jì)80年代初開(kāi)始進(jìn)行可展開(kāi)太陽(yáng)翼機(jī)板的研究，掌握了一次展開(kāi)的技術(shù)， 目前主要依靠火工品對(duì)太陽(yáng)翼基板等展開(kāi)機(jī)構(gòu)進(jìn)行鎖緊。但作為一次性使用的鎖緊裝置， 火工品裝置無(wú)法滿足這些機(jī)構(gòu)重復(fù)展開(kāi)時(shí)對(duì)鎖緊和釋放功能的要求。目前關(guān)于可展開(kāi)機(jī)構(gòu) 的多次重復(fù)鎖定與釋放技術(shù)的研究已日益迫切。鎖緊裝置必須考慮保證鎖定后處于收攏狀態(tài)的被鎖定體有足夠的剛度與強(qiáng)度，使 其能夠經(jīng)受住發(fā)射載荷、變軌擾動(dòng)載荷等；滿足收攏后被鎖定體的包絡(luò)尺寸要求；重復(fù)解 鎖釋放的沖擊不影響被鎖定體本身以及航天器的其他系統(tǒng)；解鎖釋放后鎖定與釋放機(jī)構(gòu)的 任何部分不能影響被鎖定體的展開(kāi)和運(yùn)動(dòng)；盡量少的占用航天器的能耗。目前國(guó)內(nèi)重要應(yīng)用的鎖緊釋放機(jī)構(gòu)有以下幾種帶狀半剛性鎖緊釋放機(jī)構(gòu)，鎖爪 式鎖緊釋放機(jī)構(gòu)以及連桿式鎖緊釋放機(jī)構(gòu)。這種鎖緊裝置大都是機(jī)械式的鎖緊形式，其結(jié) 構(gòu)體積和重量較大，響應(yīng)速度較慢，動(dòng)作次數(shù)有限，并且無(wú)法對(duì)其工作狀態(tài)和故障模式進(jìn)行 識(shí)別和判斷，已經(jīng)難以滿足多次重復(fù)鎖定與釋放技術(shù)發(fā)展的需要。使用長(zhǎng)行程電磁鐵結(jié)構(gòu)的鎖緊裝置可以實(shí)現(xiàn)電控式的重復(fù)鎖緊和釋放。傳統(tǒng)的 長(zhǎng)行程電磁鐵主要由線圈組件、銜鐵、靜磁芯和復(fù)位彈簧組成。這種結(jié)構(gòu)由于8 IOmm的 超大動(dòng)作行程中的工作氣隙是一個(gè)巨大的磁阻，在沒(méi)有足夠的吸合面積和功耗支持的前提 下，能夠產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度微乎其微，因此無(wú)法產(chǎn)生足夠的力吸動(dòng)銜鐵，完成運(yùn)動(dòng)。因此其 工作行程受到了吸合面積以及功耗的限制，不具備在星上使用的條件。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種體積小、重量輕、功耗低、響 應(yīng)快、可靠性高、耐溫性能好的電磁式重復(fù)鎖緊和釋放裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種基于太陽(yáng)翼基板的長(zhǎng)行程電磁鎖緊裝置，包 括太陽(yáng)翼基板、位置顯示按鈕、銷孔連接板和長(zhǎng)行程電磁鐵；位置顯示按鈕安裝在銷孔連接 板內(nèi)；位置顯示按鈕、銷孔連接板與太陽(yáng)翼基板連接固定；所述長(zhǎng)行程電磁鐵包括上端蓋、 銜鐵、下端蓋、線圈架、線圈組件、磁芯、橫銷、復(fù)位彈簧和安裝支架；線圈架由隔磁部分和導(dǎo) 磁部分焊接而成；磁芯與安裝支架固定連接，安裝支架與星上基體結(jié)構(gòu)連接；線圈組件繞 制在線圈架上并固封，從裝配在磁芯外圓上的引線孔中引出；磁芯安裝在線圈架左端，磁芯 左端與上端蓋焊接連接，線圈架右端與下端蓋固定連接；橫銷右端與銜鐵右端固定連接； 銜鐵安裝在線圈架與磁芯的內(nèi)腔中；復(fù)位彈簧安裝在銜鐵左側(cè)，對(duì)銜鐵和橫銷提供向右側(cè) 的預(yù)壓力；在鎖緊狀態(tài)下，橫銷穿過(guò)銷孔連接板上的孔觸發(fā)位置顯示按鈕；斷電后，橫銷和銜鐵在復(fù)位彈簧的作用下向右側(cè)移動(dòng)，位置顯示按鈕也同時(shí)復(fù)位。所述銜鐵與線圈架內(nèi)腔之間為間隙配合，并涂覆潤(rùn)滑劑進(jìn)行潤(rùn)滑。所述銜鐵右端與橫銷右端通過(guò)螺紋連接并使用粘接劑固封。所述上端蓋、銜鐵、線圈架隔磁部分、導(dǎo)磁部分和磁芯選用的材料為GYJ130軟磁本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果為(1)本實(shí)用新型采用特殊磁路結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)行程電磁鐵對(duì)展開(kāi)機(jī)構(gòu)進(jìn)行重復(fù)的鎖緊與 釋放。這種電磁鐵鎖緊裝置的形式，實(shí)現(xiàn)了重復(fù)鎖緊裝置3s以內(nèi)的快速響應(yīng)動(dòng)作和10000 次以上動(dòng)作壽命要求。同時(shí)，通過(guò)電磁鐵的橫銷與位置顯示按鈕之間的觸發(fā)關(guān)系，可以指示 出鎖緊裝置的位置情況，進(jìn)行狀態(tài)確認(rèn)和故障診斷。(2)本實(shí)用新型采用長(zhǎng)行程電磁裝置的磁路結(jié)構(gòu)應(yīng)用了磁旁路結(jié)構(gòu)和斜角磁路結(jié) 構(gòu)，通過(guò)巧妙的磁路構(gòu)造，規(guī)避了吸合面積以及功耗對(duì)于工作行程的限制，避開(kāi)了氣隙磁阻 的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了該裝置的小型化、低功耗，重量?jī)H為400g，功耗僅為4W。(3)本實(shí)用新型使用高溫性能穩(wěn)定的磁性材料GYJ130軟磁合金進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證長(zhǎng) 行程電磁裝置的高溫性能穩(wěn)定，不會(huì)因高溫而造成性能衰退和可靠性下降。(4)本實(shí)用新型的電磁鐵鎖緊裝置安裝結(jié)構(gòu)和形式簡(jiǎn)單，其安裝支架可以根據(jù)不 同的應(yīng)用環(huán)境和基體結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改，適應(yīng)和應(yīng)用范圍較廣。(5)本實(shí)用新型可以根據(jù)不同的鎖緊強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)不同尺寸的鎖緊橫銷、鎖緊力 以及動(dòng)作行程，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化、系列化。

圖1為長(zhǎng)行程電磁鎖緊裝置系統(tǒng)示意圖；圖2為長(zhǎng)行程電磁鎖緊裝置結(jié)構(gòu)圖；圖3為長(zhǎng)行程電磁鎖緊裝置外觀圖；圖4為長(zhǎng)行程電磁裝置的磁路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，基于太陽(yáng)翼基板的長(zhǎng)行程電磁鎖緊裝置，包括太陽(yáng)翼基板1、位置顯 示按鈕2、銷孔連接板3和長(zhǎng)行程電磁鐵4。位置顯示按鈕2安裝在銷孔連接板3內(nèi)；位置 顯示按鈕2、銷孔連接板3與太陽(yáng)翼基板1連接固定。長(zhǎng)行程電磁鐵4的組成如圖2、圖3所示，包括上端蓋41、銜鐵42、下端蓋43、線圈 架、線圈組件45、磁芯46、橫銷47、復(fù)位彈簧48和安裝支架49，線圈架由隔磁部分441和導(dǎo) 磁部分442焊接而成；位置顯示按鈕2、銷孔連接板3與太陽(yáng)翼基板1相連，長(zhǎng)行程電磁鎖 緊裝置的磁芯46通過(guò)緊固螺栓與安裝支架49相連，安裝支架49與星上基體結(jié)構(gòu)連接。上端蓋41、磁芯46、線圈架、下端蓋43從左至右依次焊接相連；線圈組件45繞制 在線圈架的窗口中并固封，引出線40采用甩線方式；銜鐵42裝配在線圈架的內(nèi)腔中，銜鐵 42與線圈架的內(nèi)腔之間為間隙配合并涂覆潤(rùn)滑劑進(jìn)行潤(rùn)滑。銜鐵42右端與橫銷47右端通 過(guò)螺紋連接并使用粘接劑固封；復(fù)位彈簧48裝配在銜鐵42和上端蓋41之間。[0025]當(dāng)本實(shí)用新型的裝置處于釋放狀態(tài)時(shí)，銜鐵42在復(fù)位彈簧48的作用下，與下端蓋 43接觸；當(dāng)裝置處于鎖緊狀態(tài)時(shí)，銜鐵42克服復(fù)位彈簧48的作用，與上端蓋41接觸，橫銷 47伸出插入銷孔連接板3并觸發(fā)位置顯示按鈕2，將太陽(yáng)翼基板1與基體結(jié)構(gòu)鎖緊在一起。 斷電后，電磁力逐漸消失，銜鐵42在復(fù)位彈簧48的作用下向右側(cè)移動(dòng)，直至恢復(fù)初始狀態(tài)， 位置顯示按鈕2也同時(shí)復(fù)位。如圖4所示，為本實(shí)用新型長(zhǎng)行程電磁裝置的磁路圖。長(zhǎng)行程電磁鐵4的磁芯46 應(yīng)用了磁旁路結(jié)構(gòu)和斜角磁路結(jié)構(gòu)。上端蓋41、銜鐵42、線圈架、磁芯46構(gòu)成一條完整的閉 環(huán)磁路。磁場(chǎng)通過(guò)磁旁路構(gòu)造了一個(gè)磁通閉合的捷徑，繞過(guò)巨大的氣隙磁阻，讓盡量大的磁 通通過(guò)銜鐵42的吸合面，產(chǎn)生足夠的吸力實(shí)現(xiàn)可靠動(dòng)作。在動(dòng)作過(guò)程中，斜角磁路結(jié)構(gòu)實(shí) 現(xiàn)了電磁差力保持，保持吸力矢量疊加的值始終大于復(fù)位彈簧48的回復(fù)力以及摩擦阻力， 并留有一定的裕度，防止發(fā)生銜鐵42在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)力平衡而停滯。在復(fù)位彈簧48的預(yù)緊力作用下，銜鐵42和橫銷47的組合件與下端蓋43保持接 觸，此時(shí)裝置處于釋放狀態(tài)。當(dāng)給長(zhǎng)行程電磁鎖緊裝置的線圈組件45加載一定的電壓，產(chǎn) 生磁通。當(dāng)工作氣隙較大時(shí)，上端蓋41吸合面上產(chǎn)生的磁路被巨大的氣隙磁阻隔離，因此 大部分磁通通過(guò)磁芯46處的磁旁路作用到銜鐵，產(chǎn)生電磁吸力，將銜鐵42向左端吸動(dòng)。隨 著銜鐵42的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行，磁芯46的斜角磁路結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)電磁吸力的正向保持，維持銜鐵42 大行程運(yùn)動(dòng)過(guò)程的正?？煽?。當(dāng)銜鐵42運(yùn)動(dòng)到與左側(cè)上端蓋41接觸時(shí)，運(yùn)動(dòng)結(jié)束，橫銷47 插入銷孔連接板3，實(shí)現(xiàn)電磁鎖緊裝置的鎖緊，此時(shí)主磁通通過(guò)上端蓋41作用到銜鐵42上， 產(chǎn)生很大的吸力以保持鎖定位置。考慮到長(zhǎng)時(shí)間工作制的性質(zhì)和真空條件下僅能依靠傳熱散熱的條件，長(zhǎng)行程電磁 裝置會(huì)產(chǎn)生一定溫升，加之工作環(huán)境溫度較高，構(gòu)成本裝置磁路的軟磁合金材料須為耐高 溫軟磁合金，其磁性能可以保證在100 120°C范圍內(nèi)不會(huì)受到影響。本裝置的上端蓋41、 銜鐵42、線圈架和磁芯46選用的磁性材料為GYJ130軟磁合金。當(dāng)然，對(duì)本實(shí)用新型的各組成部件、位置關(guān)系及連接方式在不改變其功能的情況 下，進(jìn)行的等效變換或替代，也落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本實(shí)用新型未公開(kāi)的技術(shù)屬本 領(lǐng)域公知技術(shù)。
權(quán)利要求一種基于太陽(yáng)翼基板的長(zhǎng)行程電磁鎖緊裝置，其特征在于包括太陽(yáng)翼基板(1)、位置顯示按鈕(2)、銷孔連接板(3)和長(zhǎng)行程電磁鐵(4)；位置顯示按鈕(2)安裝在銷孔連接板(3)內(nèi)；位置顯示按鈕(2)、銷孔連接板(3)與太陽(yáng)翼基板(1)連接固定；所述長(zhǎng)行程電磁鐵(4)包括上端蓋(41)、銜鐵(42)、下端蓋(43)、線圈架、線圈組件(45)、磁芯(46)、橫銷(47)、復(fù)位彈簧(48)和安裝支架(49)；線圈架由隔磁部分(441)和導(dǎo)磁部分(442)焊接而成；磁芯(46)與安裝支架(49)固定連接，安裝支架(49)與星上基體結(jié)構(gòu)連接；線圈組件(45)繞制在線圈架上并固封，從裝配在磁芯(46)外圓上的引線孔中引出；磁芯(46)安裝在線圈架左端，磁芯(46)左端與上端蓋(41)焊接連接，線圈架右端與下端蓋(43)固定連接；橫銷(47)右端與銜鐵(42)右端固定連接；銜鐵(42)安裝在線圈架(49)與磁芯(46)的內(nèi)腔中；復(fù)位彈簧(48)安裝在銜鐵(42)左側(cè)，對(duì)銜鐵(42)和橫銷(47)提供向右側(cè)的預(yù)壓力；在鎖緊狀態(tài)下，橫銷(47)穿過(guò)銷孔連接板(3)上的孔觸發(fā)位置顯示按鈕(2)；斷電后，橫銷(47)和銜鐵(42)在復(fù)位彈簧(48)的作用下向右側(cè)移動(dòng)，位置顯示按鈕(2)也同時(shí)復(fù)位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太陽(yáng)翼基板的長(zhǎng)行程電磁鎖緊裝置，其特征在于 所述銜鐵(42)與線圈架內(nèi)腔之間為間隙配合，并涂覆潤(rùn)滑劑進(jìn)行潤(rùn)滑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太陽(yáng)翼基板的長(zhǎng)行程電磁鎖緊裝置，其特征在于 所述銜鐵(42)右端與橫銷(47)右端通過(guò)螺紋連接并使用粘接劑固封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太陽(yáng)翼基板的長(zhǎng)行程電磁鎖緊裝置，其特征在于 所述上端蓋(41)、銜鐵(42)、線圈架隔磁部分(441)、導(dǎo)磁部分(442)和磁芯(46)選用的材 料為GYJ130軟磁合金。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于太陽(yáng)翼基板的長(zhǎng)行程電磁鎖緊裝置包括太陽(yáng)翼基板(1)、位置顯示按鈕(2)、銷孔連接板(3)和長(zhǎng)行程電磁鐵(4)；位置顯示按鈕(2)安裝在銷孔連接板(3)內(nèi)；位置顯示按鈕(2)、銷孔連接板(3)與太陽(yáng)翼基板(1)連接固定；在鎖緊狀態(tài)下，長(zhǎng)行程電磁鐵(4)的橫銷(47)穿過(guò)銷孔連接板(3)上的孔觸發(fā)位置顯示按鈕(3)；斷電后，橫銷(47)和銜鐵(42)在復(fù)位彈簧(48)的作用下向右側(cè)移動(dòng)，位置顯示按鈕(2)也同時(shí)復(fù)位。本實(shí)用新型利用了長(zhǎng)行程電磁鐵的磁旁路結(jié)構(gòu)和斜角磁路結(jié)構(gòu)，規(guī)避了吸合面積以及功耗對(duì)于工作行程的限制，避開(kāi)了氣隙磁阻的問(wèn)題，降低了功耗，實(shí)現(xiàn)了裝置的小型化。
文檔編號(hào)B64G1/44GK201573795SQ20092035081
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者張榛 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所