非接触双超平台的重复锁紧解锁与能源供应一体化装置的制作方法

本发明涉及一种重复锁紧解锁与能源供应一体化装置，具体地，涉及一种非接触双超平台的重复锁紧解锁与能源供应一体化装置。

背景技术：

一种在研的电磁式非接触重复锁紧解锁机构，以主从非接触双超平台为应用背景，创新性地实现能源供应与机械锁紧解锁功能一体化设计，现有的卫星所用锁紧解锁机构设计时多采用机械锁紧方式、由弹簧或伺服电机驱动，多为一次性使用，设计时没有重复锁紧的功能；空间站上使用的对接机构是一种可重复使用的锁紧解锁机构，但机构规模庞大，锁紧解锁过程复杂，且不能同时完成能源供应的功能。由于主从非接触双超平台的出现，对锁紧解锁与能源供应提出了更高的一体化设计要求。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种非接触双超平台的重复锁紧解锁与能源供应一体化装置，利用本发明可同时满足主从非接触双超平台与卫星有效载荷之间的能源供应和重复锁紧解锁需要，适应多种任务工况的要求。

根据本发明的一个方面，提供一种非接触双超平台的重复锁紧解锁与能源供应一体化装置，其特征在于，包括：

供电端一体化支承座，包括碳纤维树脂基复合材料基座、铁磁体的安装接口、微小型供电装置的绝缘支座的安装接口等，用于安装电磁吸附装置的铁磁体和微小型供电装置的供电端绝缘支座并连接平台舱部分；

电磁吸附装置包括铁磁体和磁感应线圈、无磁安装螺钉，用于重复锁紧解锁平台舱部分和载荷舱部分；通电的磁感应线圈瞬时产生高强磁场，被磁化的铁磁体快速与线圈紧密吸附并锁紧，锁紧力的大小可通过线圈电流控制磁场强度实现调节；线圈断电后磁场消失，铁磁体与线圈分离解锁，解锁过程中供电装置的导电弹簧将导电探针从导电槽中拔出；

受电端一体化支承座，包括碳纤维树脂基复合材料基座、磁感应线圈的安装接口、微小型供电装置的绝缘支座的安装接口等，用于安装电磁吸附装置的磁感应线圈和微小型供电装置的受电端绝缘支座安装，并连接载荷舱部分；

微小型能源供应装置，包括绝缘支座、受电端导电槽、绝缘端盖、导电探针、导电弹簧、供电端绝缘支座，用于从与平台部分连接的供电端传输电能到与载荷部分连接的受电端。

优选地，所述微小型能源供应装置包括但不限于绝缘支撑座、导电探针、电缆、导电弹簧、导电槽，绝缘支撑座上通过内埋孔安装了导电弹簧，供电端的导电弹簧与电缆焊接，电缆由绝缘底座上的孔引出并与双超平台电源连接，导电探针与导电弹簧焊接为一体；受电端的导电槽与电缆焊接，并安装在另一绝缘支撑座上，电缆通过绝缘支撑左上的孔引出并与受电端的储能设备以充电电路连接。

优选地，所述电磁吸附装置包括但不限于磁感应线圈、铁磁体、无磁安装螺钉，磁感应线圈通过无磁安装螺钉固定于一体化支撑底座上，铁磁体与另一一体化支撑底座通过无磁螺钉连接，磁感应线圈的两端电缆从支撑底座上引出，并与电磁吸附驱动器连接。

优选地，所述电磁吸附驱动器采用可控编程器件和开关控制器件组成的控制电路，通过非接触双超平台的平台电源控制器供给28±1v恒定电压，可改变电流大小，从而使电磁吸附装置具有锁紧力可调节的功能。

优选地，所述微小型能源装置与电磁吸附装置共用一个一体化的支撑底座，该支座采用碳纤维树脂基材料为基本成分，分别布置于供电端和受电端，支撑底座的安装接口设置满足同时连接所述载荷舱部分与微小型能源装置与电磁吸附装置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：锁紧解锁原理简单、系统可靠性高、研制成本低的优势，对未来主从非接触双超卫星平台、空间站平台、在轨维护与服务平台等应用具有重要社会经济价值，由于采取上述方案，利用电、磁、机械综合设计的技术方法，可通过电磁吸附装置在可调节控制电路的驱动下实现多次锁紧及解锁，其任务适应性优于传统的锁紧解锁装置，锁紧力的大小满足能源供应导电探针与导电槽的充分接触要求，由于采用了电流控制的方式，锁紧解锁机构的反应时间极短，相比机械作动更能适应窄带宽控制要求的主从非接触卫星平台，机构能源供应采用与星上接插件相同的插针插槽成熟连接方式，充放电可靠性高。因此本发明充分解决了面向主从非接触双超卫星平台重复锁紧解锁应用的技术问题。

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为非接触双超平台的重复锁紧解锁与能源供应一体化装置的设计组成框图。

图2为非接触双超平台的重复锁紧解锁与能源供应一体化装置的外形示意图。

图3为非接触双超平台的重复锁紧解锁与能源供应一体化装置的设计原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1到图3所示，本发明非接触双超平台的重复锁紧解锁与能源供应一体化装置包括：

供电端一体化支承座1，包括碳纤维树脂基复合材料基座、铁磁体5的安装接口、微小型供电装置4的绝缘支座12的安装接口等，用于安装电磁吸附装置2的铁磁体5和微小型供电装置4的供电端绝缘支座12并连接平台舱部分13；

电磁吸附装置2包括铁磁体5和磁感应线圈6、无磁安装螺钉，用于重复锁紧解锁平台舱部分13和载荷舱部分14；通电的磁感应线圈瞬时产生高强磁场，被磁化的铁磁体快速与线圈紧密吸附并锁紧，锁紧力的大小可通过线圈电流控制磁场强度实现调节；线圈断电后磁场消失，铁磁体与线圈分离解锁，解锁过程中供电装置的导电弹簧将导电探针从导电槽中拔出；

受电端一体化支承座3，包括碳纤维树脂基复合材料基座、磁感应线圈6的安装接口、微小型供电装置4的绝缘支座7的安装接口等，用于安装电磁吸附装置2的磁感应线圈6和微小型供电装置4的受电端绝缘支座安装12，并连接载荷舱部分14；

微小型能源供应装置4，包括绝缘支座7、受电端导电槽8、绝缘端盖9、导电探针10、导电弹簧11、供电端绝缘支座12，用于从与平台部分连接的供电端传输电能到与载荷部分连接的受电端。从非接触双超平台锁紧时，导电弹簧压紧并与有效载荷弧形导电槽充分接触充电，从而实现在非接触双超平台与其有效载荷之间的能源传输。

本发明通过将微小型能源供应装置、电磁吸附装置、电磁吸附驱动进行一体化设计，使非接触双超平台的电能通过有导线连接的方式从平台部分供应到有效载荷部分；具备在轨重复锁紧解锁功能，使得非接触双超平台充电可靠、锁紧解锁迅速，实现一套机构多种功能；使得机构的任务适应性和可靠性提高，实现非接触双超卫星在轨能源供应的可控运行。

微小型能源供应装置包括但不限于绝缘支撑座、导电探针、电缆、导电弹簧、导电槽，绝缘支撑座上通过内埋孔安装了导电弹簧，供电端的导电弹簧与电缆焊接，电缆由绝缘底座上的孔引出并与双超平台电源连接，导电探针与导电弹簧焊接为一体；受电端的导电槽与电缆焊接，并安装在另一绝缘支撑座上，电缆通过绝缘支撑左上的孔引出并与受电端的储能设备以充电电路连接。

电磁吸附装置包括但不限于磁感应线圈、铁磁体、无磁安装螺钉，磁感应线圈通过无磁安装螺钉固定于一体化支撑底座上，铁磁体与另一一体化支撑底座通过无磁螺钉连接，磁感应线圈的两端电缆从支撑底座上引出，并与一个电磁吸附驱动器连接。

电磁吸附驱动器为采用可控编程器件(fpga)和开关控制器件组成的控制电路，通过非接触双超平台的平台电源控制器供给28±1v恒定电压，可改变电流大小(20ma～1a)，从而使电磁吸附装置具有锁紧力可调节的功能。

微小型能源装置与电磁吸附装置共用一个一体化的支撑底座，该支座采用碳纤维树脂基材料为基本成分，分别布置于供电端和受电端，支撑底座的安装接口设置满足同时连接所述载荷舱部分(或平台舱部分)与微小型能源装置与电磁吸附装置，实现共基准，提高锁紧解锁和能源传输过程中的同步协同精度。

本发明的工作原理如下：供电端一体化支承座用于安装电磁吸附装置的铁磁体和微小型能源供应装置的供电端绝缘支座安装，并连接平台舱部分，电磁吸附装置用于重复锁紧解锁平台舱部分和载荷舱部分，微小型能源供应装置用于从与平台部分连接的供电端传输电能到与载荷部分连接的受电端，受电端一体化支承座用于安装电磁吸附装置的磁感应线圈和微小型能源供应装置的受电端绝缘支座安装，并连接载荷舱部分，铁磁体和磁感应线圈用于组成电磁吸附装置，绝缘支座、受电端导电槽、绝缘端盖、导电探针、导电弹簧、供电端绝缘支座用于组成微小型能源供应装置。本发明一体化机构在工作时锁紧成为一体，微小型能源供应装置的导电弹簧压紧、导电探针和受电端导电槽紧密接触，电能从供电端引向受电端并存储于载荷部分的储能装置；当电磁吸附装置的驱动器降低磁感应线圈电流大小，锁紧力降低；驱动器断电，磁感应线圈退磁，解除与铁磁体之间的锁紧力；本发明在处于压紧状态的导电弹簧的推动下，载荷舱部分与平台舱部分实现解锁分离，导电探针从导电槽中拔出，实现停止供电。

综上所述，本发明锁紧解锁原理简单、系统可靠性高、研制成本低的优势。对未来主从非接触双超卫星平台、空间站平台、在轨维护与服务平台等应用具有重要社会经济价值，由于采取上述方案，利用电、磁、机械综合设计的技术方法，可通过电磁吸附装置在可调节控制电路的驱动下实现多次锁紧及解锁，其任务适应性优于传统的锁紧解锁装置，锁紧力的大小满足能源供应导电探针与导电槽的充分接触要求，由于采用了电流控制的方式，锁紧解锁机构的反应时间极短，相比机械作动更能适应窄带宽控制要求的主从非接触卫星平台，机构能源供应采用与星上接插件相同的插针插槽成熟连接方式，充放电可靠性高。因此本发明充分解决了面向主从非接触双超卫星平台重复锁紧解锁应用的技术问题。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。