闭合磁路单面永磁磁钢结构的无接触式锁定器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航空航天领域。
【背景技术】
[0002]—个航天装置上会有很多航天设备，而这些设备的工作寿命是不一样的。当一些设备达到寿命周期后，常常需要一些特定功能的锁定器，对这些设备的运动部分进行锁定，避免由于其自由运动而对其他正常工作的设备产生干扰。对这种锁定器的基本要求就是操作简单、工作可靠这两点。以往在地面设备上，人们往往采用通电线圈或者通电电磁铁等方式来实现这个功能，但在航天设备上，长时间通电会对供电电池的寿命带来负面影响，并不是最佳选择。
[0003]因此，就目前的技术和现有产品，尚无一种能够满足航天要求的操作简单、工作可靠的锁定器。
【发明内容】
[0004]本发明目的是为了解决现有锁定器无法满足航天要求的操作简单、工作可靠的诉求问题，提供了一种闭合磁路单面永磁磁钢结构的无接触式锁定器。
[0005]本发明所述闭合磁路单面永磁磁钢结构的无接触式锁定器，它包括定子和转子，其中一个与待锁定设备的运动部件装配在一起，另一个与待锁定设备的静止部件装配在一起；
[0006]定子包括定子轭和两块永磁磁钢；定子轭包括一块矩形底板和两块矩形立板构成，两块矩形立板平行设置在矩形底板的上表面，且与底板垂直，构成U型框结构，U型框的通透方向为定子的轴向；两块矩形立板的内表面相对位置上分别设置一块永磁磁钢，两块矩形立板的外表面与矩形底板外边缘之间的矩形底板上对称设置有定子装配孔;两块永磁磁钢为平行充磁，充磁方向相同，且与两块永磁磁钢中心连线平行;永磁磁钢的轴向截面为圆形；
[0007]转子包括转子轭，转子轭为矩形回转体，转子轭的上半部分设置有转子装配孔，转子装配孔的轴线与两块永磁磁钢中心连线平行;转子轭以转子装配孔为支点进行回转往复运动，转子轭下端运动轨迹穿过U型槽的通透方向，转子轭下端为其与永磁磁钢的耦合面，该耦合面的宽度与永磁磁钢的宽度相等；
[0008]需要锁定操作时，借用外力把运动部件运动至锁定区域，使得转子轭在U型槽通透方向做回转往复运动，当转子轭的耦合面与两块永磁磁钢正好对齐时，定子与转子处于平衡位置，待锁定设备的运动部件和静止部件被锁定在一起。
[0009]本发明的优点:本发明设计了一种采用永磁磁路的无接触式的锁定器。在锁定器定子部件和转子部件无耦合时，锁定器没有任何力矩，不影响设备的正常功能。在需要锁定的时候，只需要通过外力把转子部件运动到定子部件所在区域，则锁定器就会产生一个锁定力矩，使转子部件的位置始终保持在稳定平衡位置附近，实现位置锁定功能。
[0010]由于采用永磁磁路设计，因此锁定器具有无接触、无需通电、结构简单、工作可靠等优点，可以满足航天设备运动部件的锁定需求。
【附图说明】
[0011]图1是本发明所述闭合磁路单面永磁磁钢结构的无接触式锁定器的结构示意图；
[0012]图2是无接触式锁定器的闭合磁路示意图；
[0013]图3是图1的A-A剖视图，此时为平衡位置；
[0014]图4是图1的A-A剖视图，此时偏角小，没有脱离耦合面；
[0015]图5是图1的A-A剖视图，此时偏角大，已经脱离耦合面；
[0016]图6是本发明替代结构示意图；
[0017]图7是整个作用范围内锁定器的力矩特性曲线，图中指示出表征锁定器性能的最主要指标峰值力矩Tm、最大锁定角θηι和临界锁定角Θγ三个参数。
【具体实施方式】
[0018]【具体实施方式】一:下面结合图1至图5、图7说明本实施方式，本实施方式所述闭合磁路单面永磁磁钢结构的无接触式锁定器，它包括定子和转子，其中一个与待锁定设备的运动部件装配在一起，另一个与待锁定设备的静止部件装配在一起；
[0019]定子包括定子轭2和两块永磁磁钢3;定子轭2包括一块矩形底板和两块矩形立板构成，两块矩形立板平行设置在矩形底板的上表面，且与底板垂直，构成U型框结构，U型框的通透方向为定子的轴向；两块矩形立板的内表面相对位置上分别设置一块永磁磁钢3，两块矩形立板的外表面与矩形底板外边缘之间的矩形底板上对称设置有定子装配孔4;两块永磁磁钢3为平行充磁，充磁方向相同，且与两块永磁磁钢3中心连线平行;永磁磁钢3的轴向截面为圆形；
[0020]转子包括转子轭I，转子轭I为矩形回转体，转子轭I的上半部分设置有转子装配孔5，转子装配孔5的轴线与两块永磁磁钢3中心连线平行;转子轭I以转子装配孔5为支点进行回转往复运动，转子轭I下端运动轨迹穿过U型槽的通透方向，转子轭I下端为其与永磁磁钢3的耦合面，该耦合面的宽度与永磁磁钢3的宽度相等；
[0021]需要锁定操作时，借用外力把运动部件运动至锁定区域，使得转子轭I在U型槽通透方向做回转往复运动，当转子轭I的耦合面与两块永磁磁钢3正好对齐时，定子与转子处于平衡位置，待锁定设备的运动部件和静止部件被锁定在一起。
[0022]两块永磁磁钢3相对面的极性是相异的。
[0023 ]转子轭I和定子轭2采用钢材质制成。为导磁材质。
[0024]转子轭I可以围绕回转中心进行运动，而定子轭2沿着轴向做成U型框结构，以避免与转子轭I的运动干涉。
[0025]本实施方式有两种装配方式:
[0026]第一种装配方式:转子通过转子装配孔5和待锁定设备的运动部件装配在一起，定子通过定子装配孔4与待锁定设备的静止部件装配在一起。
[0027]第二种装配方式:转子通过转子装配孔5和待锁定设备的静止部件装配在一起，定子通过定子装配孔4与待锁定设备的运动部件装配在一起。
[0028]在不需要锁定时，将定子和转子放置在两个位置，则转子轭I的耦合面与永磁磁钢3不存在重合面，无磁路通过，不会锁定。
[0029]当需要锁定时，借用外力把运动部件运动至锁定区域，使得转子轭I在U型槽通透方向做回转往复运动，当运动至图3所示位置时，就是在圆周方向锁定器转子轭I正好与定子永磁磁钢3对齐时的位置，这是锁定器处于锁定状态时候的稳定平衡位置。由于两块永磁磁钢3的极性是相异的，而且定子轭2和转子轭I的耦合部分是导磁的，所以此时形成的闭合磁路如图2所示，磁场是最强的。由于两块永磁磁钢的极性是相异的，而且定子轭和转子轭的親合部分是导磁的，所以磁场按照左侧永磁磁钢3的N极—气隙—转子轭I—右侧永磁磁钢3的S极—右侧永磁磁钢3的N极—定子轭2—左侧永磁磁钢3的S极—左侧永磁磁钢3的N极的次序形成闭合。由于转子轭I上面没有永磁磁钢，所以在转子部件运动出定子部件耦合范围后，不会对周围的其它设备产生磁干扰。
[0030]在此平衡位置，如果由于某种扰动，使运动部分产生一个偏角，如图4所示，则由于磁力线发生弯曲，定子部件会对转子部件产生一个回复力矩，使其回到初始无偏角的位置。在一定范围内，偏角越大，回复力矩越大。当偏角达到一定数值时候，恢复力矩会达到峰值。超过这个偏角后，由于定子的永磁磁钢3和转子轭I的耦合面积越来越小，回复力矩也越来越小。当偏角继续增加到一定的数值后，如图5所示，定子磁钢和转子轭已经几乎没有耦合，回复力矩减小到近似为零，可以认为锁定器已经没有任何锁定作用。
[0031]整个作用范围内锁定器的力矩特性曲线如图6所示。表征锁定器性能的最主要指标就是峰值力矩Tm，最大锁定角0m和临界锁定角ΘΓ三个参数。
[0032]【具体实施方式】二:下面结合图6说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，转子轭I下端为圆弧形;定子轭2中两块矩形立板的上端部为圆弧形。
[0033]作成一个工程化产品时，定子轭2和转子轭I的端头部分可以做成圆弧形状，以便于减重和减少运动干涉。
[0034]【具体实施方式】三:给出一个具体实施例，锁定器转子回转半径0.1Om(从转子装配孔5至转子轭I底端的长度)，转子轭I耦合面所在侧的宽度10mm，定子的永磁磁钢3的直径10mm，单边气隙1.5mm。最后计算得到锁定器的峰值锁定力矩为0.77Nm，最大锁定角为7.5度，临界锁定角为3.4度，达到了预期的设计效果。
【主权项】
1.闭合磁路单面永磁磁钢结构的无接触式锁定器，其特征在于，它包括定子和转子，其中一个与待锁定设备的运动部件装配在一起，另一个与待锁定设备的静止部件装配在一起； 定子包括定子轭(2)和两块永磁磁钢(3);定子轭(2)包括一块矩形底板和两块矩形立板构成，两块矩形立板平行设置在矩形底板的上表面，且与底板垂直，构成U型框结构，U型框的通透方向为定子的轴向；两块矩形立板的内表面相对位置上分别设置一块永磁磁钢(3)，两块矩形立板的外表面与矩形底板外边缘之间的矩形底板上对称设置有定子装配孔(4)；两块永磁磁钢(3)为平行充磁，充磁方向相同，且与两块永磁磁钢(3)中心连线平行;永磁磁钢(3)的轴向截面为圆形；转子包括转子轭(I)，转子轭(I)为矩形回转体，转子轭(I)的上半部分设置有转子装配孔(5)，转子装配孔(5)的轴线与两块永磁磁钢(3)中心连线平行;转子轭(I)以转子装配孔(5)为支点进行回转往复运动，转子轭(I)下端运动轨迹穿过U型槽的通透方向，转子轭(I)下端为其与永磁磁钢(3)的耦合面，该耦合面的宽度与永磁磁钢(3)的宽度相等； 需要锁定操作时，借用外力把运动部件运动至锁定区域，使得转子轭(I)在U型槽通透方向做回转往复运动，当转子轭(I)的耦合面与两块永磁磁钢(3)正好对齐时，定子与转子处于平衡位置，待锁定设备的运动部件和静止部件被锁定在一起。2.根据权利要求1所述闭合磁路单面永磁磁钢结构的无接触式锁定器，其特征在于，转子轭(I)和定子轭(2)采用钢材质制成。3.根据权利要求1或2所述闭合磁路单面永磁磁钢结构的无接触式锁定器，其特征在于，转子轭(I)下端为圆弧形;定子轭(2)中两块矩形立板的上端部为圆弧形。
【专利摘要】闭合磁路单面永磁磁钢结构的无接触式锁定器，属于航空航天领域，本发明为解决现有锁定器无法满足航天要求的操作简单、工作可靠的诉求问题。本发明包括定子和转子，其中一个与待锁定设备的运动部件装配在一起，另一个与待锁定设备的静止部件装配在一起；定子包括定子轭和两块永磁磁钢；定子轭为U型槽结构；U型槽的内表面相对位置上分别设置一块轴向截面为圆形的永磁磁钢；转子的转子轭为矩形回转体，转子轭下端耦合面的宽度与永磁磁钢的宽度相等；需要锁定操作时，借用外力把运动部件运动至锁定区域，使得转子轭在U型槽通透方向做回转往复运动，当转子轭的耦合面与两块永磁磁钢正好对齐时，待锁定设备的运动部件和静止部件被锁定在一起。
【IPC分类】H02K1/17, H02K1/27, H02K1/18, H02K1/28
【公开号】CN105576860
【申请号】CN201511022967
【发明人】李勇, 王骞, 李勇飞, 赵猛, 赵博, 徐永向, 邹继斌, 胡建辉, 江善林, 刘承军
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月30日