用于微重力环境的电磁吸附对接结构及其应用的制作方法

本发明属于连接器，具体涉及一种用于微重力环境的电磁吸附对接结构及其应用。

背景技术：

1、为了应对日益提升的多功能多应用需求，卫星开始向模块化方向发展。模块化作为未来卫星的一个重要发展方向，需要与之配套的模块连接技术作为支撑。卫星模块对接，需要对接的两端中的一方或双方提供对接动力，同时要求对接双方有足够的对接冗余，能够防误插。

2、目前卫星模块对接主要采用机械结构对接。对接结构有三爪杆式，雌性同体式，锥杆式等。这些对接结构依靠卫星发动机、机械臂或者电机提供对插力，对插同时，通过结构自身引导槽，引导杆等实现对接导向功能。

3、现有卫星机械对接结构如三爪杆式，锥杆式等普遍存在体积庞大、需要额外提供多种对位引导辅助、需要额外设置观测装置以确认设备的运动位置等特点，难以实现对接结构的小型化，卫星模块小型化的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于微重力环境的电磁吸附对接结构及其应用，该对接结构利用电磁线圈产生的磁力，使处于微重力空间中的两连接端相互吸引插合，通过引导结构实现两连接端在对接过程位置调整，满足自动对接需求。

2、本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种用于微重力环境的电磁吸附对接结构，其包括衔铁部件17和电磁部件27，所述衔铁部件17包括第一环状磁路171和对称分布在该第一环状磁路前端的两个导向铁芯172，导向铁芯172包括电磁块1721和电磁导杆1722；所述电磁部件27包括第二环状磁路271和对称分布在该第二环状磁路271前端的两个极性相反的电磁线圈272，且每个电磁线圈272内还固定一个导向铁芯273，该导向铁芯273内具有导销孔2732，且该导向铁芯273前端伸出电磁线圈272并在前端面上形成用于引导电磁导杆进入导销孔内的导向槽2731。

3、本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

4、前述的用于微重力环境的电磁吸附对接结构，所述电磁导杆1722轴向弹性浮动地设置在衔铁部件17上，以防止在衔铁部件和电磁部件出现较大的对接误差时电磁导杆1722受损。

5、前述的用于微重力环境的电磁吸附对接结构，所述电磁块1721前端还设有浮动磁块1724，该浮动磁块1724通过第二浮动弹簧1725轴向滑动地设置在电磁块1721内，且其前端与导向槽2731适配的锥形面伸出电磁块1721；电磁导杆1722通过第一浮动弹簧1723实现与电磁块1721的轴向弹性浮动配合，且该电磁导杆1722前端的小径端穿过浮动磁块1724并伸出电磁块1721。

6、前述的用于微重力环境的电磁吸附对接结构，所述第一浮动弹簧1723通过第一磁筒1726压紧电磁块1721底部端面，该第一磁筒1726前端外周还滑动套有第二磁筒1727，该第二磁筒1727前端外周具有翻沿，所述第二浮动弹簧1725将该翻沿压紧在浮动磁块1724。

7、前述的用于微重力环境的电磁吸附对接结构，所述浮动磁块1724外周与电磁块1721内壁导向配合，第二磁筒1727通过其前端外周翻沿与浮动磁块1724径向配合限位。

8、前述的用于微重力环境的电磁吸附对接结构，所述电磁块1721前端还设有用于防止浮动磁块1724脱出的挡止面。

9、前述的用于微重力环境的电磁吸附对接结构，所述导向槽2731呈由前到后径向尺寸逐渐收缩的锥形，以满足较大较大角度的对接引导。

10、前述的用于微重力环境的电磁吸附对接结构，所述第一环状磁路171、第二环状磁路271、导向铁芯172以及电磁铁芯273均由软磁体构成。

11、本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种用于微重力环境的电磁吸附对接结构的应用，该电磁吸附对接结构用于实现连接器插头和插座的自动靠近以及该连接器中伸缩锁紧装置在其他部件插合前的锁紧。

12、本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

13、前述的用于微重力环境的电磁吸附对接结构的应用，所述电磁吸附对接结构在锁紧装置锁紧后停止工作。

14、本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

15、相对纯机械对接结构，本发明电磁吸附对接结构具有结构简单，零件少，易于实现，尺寸体积小的优点；采用电磁吸附对接，通过控制电磁线圈中的电流大小，即可调节吸附距离，控制对接力；电磁力直接作用于衔铁，方向性好；电磁吸附结构配合引导结构，降低了对接部件的复杂度，非常适合宇航微重力环境使用。

16、本发明对接结构两端分布在需连接的卫星模块上，通过电磁线圈产生的磁力，使两端互吸引插合，自带引导结构实现对接过程姿态调整。

17、本发明对接结构应用至连接器上时，能够通过电磁力使连接器自带的伸缩锁紧部件锁紧连接；然后依靠外接电机带动的可伸缩的机械锁紧部件，完成连接器的大行程插合，插合力可达1000n以上，可满足各类传输介质插合场景需要。

18、本发明电磁吸附过程，需要测量控制的只有距离，对控制观测模块要求低。对于微重力下卫星模块近距离对接，采用电磁吸附对接结构，相对纯机械结构具有复杂度低，易于实现，结构尺寸小的优点。

技术特征：

1.一种用于微重力环境的电磁吸附对接结构，其包括衔铁部件和电磁部件，其特征在于：所述衔铁部件包括第一环状磁路和对称分布在该第一环状磁路前端的两个导向铁芯，导向铁芯包括电磁块和电磁导杆；所述电磁部件包括第二环状磁路和对称分布在该第二环状磁路前端的两个极性相反的电磁线圈，且每个电磁线圈内还固定一个导向铁芯，该导向铁芯内具有导销孔，且该导向铁芯前端伸出电磁线圈并在前端面上形成用于引导电磁导杆进入导销孔内的导向槽。

2.根据权利要求1所述的用于微重力环境的电磁吸附对接结构，其特征在于：所述电磁导杆轴向弹性浮动地设置在衔铁部件上，以防止在衔铁部件和电磁部件出现较大的对接误差时电磁导杆受损。

3.根据权利要求2所述的用于微重力环境的电磁吸附对接结构，其特征在于：所述电磁块前端还设有浮动磁块，该浮动磁块通过第二浮动弹簧轴向滑动地设置在电磁块内，且其前端与导向槽适配的锥形面伸出电磁块；电磁导杆通过第一浮动弹簧实现与电磁块的轴向弹性浮动配合，且该电磁导杆前端的小径端穿过浮动磁块并伸出电磁块。

4.根据权利要求3所述的用于微重力环境的电磁吸附对接结构，其特征在于：所述第一浮动弹簧通过第一磁筒压紧电磁块底部端面，该第一磁筒前端外周还滑动套有第二磁筒，该第二磁筒前端外周具有翻沿，所述第二浮动弹簧将该翻沿压紧在浮动磁块。

5.根据权利要求4所述的用于微重力环境的电磁吸附对接结构，其特征在于：所述浮动磁块外周与电磁块内壁导向配合，第二磁筒通过其前端外周翻沿与浮动磁块径向配合限位。

6.根据权利要求3所述的用于微重力环境的电磁吸附对接结构，其特征在于：所述电磁块前端还设有用于防止浮动磁块脱出的挡止面。

7.根据权利要求1所述的用于微重力环境的电磁吸附对接结构，其特征在于：所述导向槽呈由前到后径向尺寸逐渐收缩的锥形，以满足较大较大角度的对接引导。

8.根据权利要求1-7任一所述的用于微重力环境的电磁吸附对接结构，其特征在于：所述第一环状磁路、第二环状磁路、导向铁芯以及电磁铁芯均由软磁体构成。

9.一种用于微重力环境的电磁吸附对接结构的应用，其特征在于：该电磁吸附对接结构用于实现连接器插头和插座的自动靠近以及该连接器中伸缩锁紧装置在其他部件插合前的锁紧。

10.根据权利要求9所述的用于微重力环境的电磁吸附对接结构的应第2/2页

技术总结本发明关于一种用于微重力环境的电磁吸附对接结构及其应用，该对接结构包括衔铁部件和电磁部件，衔铁部件包括第一环状磁路和对称分布在该第一环状磁路前端的两个导向铁芯，导向铁芯包括和电磁导杆；电磁部件包括第二环状磁路和对称分布在该第二环状磁路前端的两个极性相反的电磁线圈，且每个电磁线圈内还固定一个导向铁芯，该导向铁芯内具有导销孔，且该导向铁芯前端伸出电磁线圈并在前端面上形成用于引导电磁导杆进入导销孔内的导向槽。本发明结构简单，易于实现，尺寸体积小；通过控制电磁线圈中的电流大小，即可调节吸附距离，控制对接力；电磁力直接作用于衔铁，方向性好；配合引导结构，降低了对接部件的复杂度，适合微重力环境使用。技术研发人员：陈继利,陈杰,鲁帆,卞书波,谢亚军受保护的技术使用者：中航光电科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18