电磁阻尼器结构以及电磁阻尼器的制作方法

本申请涉及阻尼器技术领域，具体而言，涉及一种电磁阻尼器结构以及电磁阻尼器。

背景技术：

空间飞行器进行交互对接时，需要利用阻尼器进行冲击卸载和缓冲，传统的粘滞、粘弹性阻尼器由于其密封及摩擦等原因，存在使用寿命短，难以维修的问题，这就限制了传统的粘滞、粘弹性阻尼器在空间领域中的应用。

电磁阻尼器在工作时，初级与次级没有接触、可靠性高、使用寿命长，因此基本可以满足空间领域工作的条件。而且太空中的温度极低，因此导体板的导电率增强，进而提高电磁阻尼器的性能。

然而，现有的电磁阻尼结构复杂。

技术实现要素：

本申请提供了一种电磁阻尼器结构以及电磁阻尼器，用于解决现有电磁阻尼器的结构复杂的问题。

第一方面，提供了一种电磁阻尼器结构，包括阻尼基体、旋转基体、基座、磁场结构、定子结构以及转子结构，旋转基体与阻尼基体可活动地配合，旋转基体可转动地设置于基座，磁场结构设置于基座并限定磁场空间，定子结构设置于基座并位于磁场空间中，定子结构被构造为外接耗能电路，转子结构固定于旋转基体，并位于磁场空间中，阻尼基体被构造为可沿旋转基体的轴向相对于旋转基体作往复运动并使得旋转基体绕旋转基体的轴线旋转。

上述方案中，电磁阻尼器结构为电磁阻尼器的部分结构，其中，电磁阻尼器结构中的定子结构能够外接耗能电路以构成完整的电磁阻尼器。阻尼基体为直接承受外力的结构，当外力作用于阻尼基体时，即，外力持续施加在阻尼基体时并使得阻尼基体相对于旋转基体运动，由于阻尼基体相对于旋转基体开始运动，会使得旋转基体绕其本身的轴线旋转，此时，定子结构与转子结构的相对位置会发生连续地变化，即，由于磁场空间的存在并且若定子结构此时连接有耗能电阻，会使得定子结构与转子结构之间的磁通量持续变化，电子结构会产生感应电动势，耗能电路中会产生感应电流并且电能会被耗能电路本身消耗，定子结构与转子结构发生相互作用，产生电磁阻尼力矩，故转子结构的转动，即，旋转基体的转动会被抑制，即，阻尼基体会由于旋转基体的运动受到抑制而使得阻尼基体会对外力阻尼。

在一种可能的实现方式中，阻尼基体具有相对的受碰端和传动端，阻尼基体具有传动部，传动部位于受碰端和传动端之间；

旋转基体具有相对的从动端和转动端，转动端可转动地与基座配合，旋转基体具有从动部，从动部位于从动端与转动端之间；

从动部与传动部可活动地配合。

上述技术方案中，提供了阻尼基体与旋转基体的一种可能实现的结构，其中，阻尼基体与旋转基体通过传动部与从动部的配合，若阻尼基体相对与旋转基体发生运动时，会使得旋转基体进行转动。

在一种可能的实现方式中，阻尼基体的内部具有空腔，空腔由传动端向受碰端的方向上延伸，传动部为开设于空腔内壁上的内螺纹，内螺纹沿受碰端至传动端的方向上延伸；从动部为设置于旋转基体周壁的滚珠，滚珠的至少部分凸出于旋转基体的外轮廓并与内螺纹配合。

上述技术方案中，提供了一种传动部和从动部可能实现的结构，其中，传动部为设置于阻尼基体内部的空腔内壁的内螺纹，从动部为设置于旋转基体的周壁的滚珠，旋转基体置于阻尼基体的空腔中，由于滚珠与内螺纹相互配合，当阻尼基体与旋转基体方向相对运动时，滚珠会沿着内螺纹的延伸方向运动，此时，由于空腔的存在，阻尼基体的内螺纹能够作用滚珠，使得旋转基体呈螺旋状的运动轨迹运动，从而使得旋转基体发生转动。

在一种可能的实现方式中，旋转基体包括第一部分和第二部分，第一部分与第二部分传动连接；

滚珠设置于第一部分的周壁，第二部分与基座可转动地连接，转子结构固定于第二部分。

上述技术方案中，提供一种旋转基体的可能实现的具体结构，通过将旋转基体设计为分离的并可传动连接的第一部分和第二部分，使得当阻尼基体传动于旋转基体时，第一部分能够有效地承接阻尼基体的力从而发生转动，并使得第二部分能够有效地进行转动。

可选地，在一种可能的实现方式中，第一部分的靠近第二部分的端面设置有第一棘齿，第二部分的靠近第一部分的端面设置有第二棘齿，第一棘齿与第二棘齿啮合。

在一种可能的实现方式中，定子结构包括多个定子凸极以及线圈；

磁场结构包括多个永磁体；

多个定子凸极与多个永磁体依次交替连接并围绕呈闭环结构，线圈与定子凸极一一对应，线圈设置于定子凸极的凸极并位于闭环结构内。

上述技术方案中，提供一种可能实现的定子结构和磁场结构的具体结构组成，多个定子凸极与多个永磁体依次交替连接构成一闭环结构，位于定子凸极上的线圈能够有效地产生感应电动势，并且由于凸极结构的存在，转子结构与定子结构之间相互作用产生的电磁阻尼力矩能得到有效地提升。

可选地，在一种可能的实现方式中，转子结构包括转子基体以及多个凸极结构，转子基体套设并固定于旋转基体的周壁，多个凸极结构间隔设置于转子基体的周壁。

上述技术方案中，通过定子结构和转子结构均为凸极结构，使得转子结构与定子结构之间相互作用产生的电磁阻尼力矩能得到有效地提升。

在一种可能的实现方式中，基座包括基壳以及端盖，磁场结构和定子结构设置于基壳的内部空腔中，端盖盖合基壳，旋转基体与基壳的底板可转动地配合并贯穿端盖。

上述技术方案中，提供一种能够实现基座的结构，通过基壳与端盖两个分离的部件而共同构成的基座，能够方便地组装磁场结构、定子结构、转子结构以及旋转基体。同时，由于为两个独立的部件，故，在生产制造方面，能有效地降低制造成本、提高生产效率，并且在后期使用方面，能够方便地进行维护更换。

在一种可能的实现方式中，电磁阻尼器结构包括复位机构，复位机构设置于阻尼基体与基座之间，复位机构被构造为使得阻尼基体具有远离基座运动的趋势。

上述技术方案中，通过复位机构，能够有效地增加电磁阻尼器结构的阻尼效果，并且当施加在阻尼基体上的外力取消时，复位机构能够使得阻尼基体回复至初始位置。

第二方面，提供了一种电磁阻尼器，电磁阻尼器包括耗能电路和第一方面以及第一方面中任意一种可能的实现方式中的电磁阻尼结构。耗能电路与定子结构电性连接。

上述技术方案中，电磁阻尼器结构中的定子结构与耗能电路电性连接以构成完整的电磁阻尼器。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例中电磁阻尼结构在第一视角下的结构示意图；

图2为本申请实施例中电磁阻尼结构在第二视角下的结构示意图；

图3为本申请实施例中阻尼基体与旋转基体的结构示意图；

图4为本申请实施例中旋转基体的结构示意图；

图5为本申请实施例中定子结构的结构示意图；

图6为本申请实施例中转子结构的结构示意图；

图7为本申请实施例中基座的结构示意图；

图8为本申请实施例中耗能电路的示意图。

图标：10-电磁阻尼结构；11-阻尼基体；12-旋转基体；13-基座；14-磁场结构；15-定子结构；16-转子结构；17-复位机构；20-耗能电路；80-第一棘齿；81-第二棘齿；82-凸轴；90-第一部分；91-第二部分；110-受碰端；111-传动端；112-传动部；120-从动端；121-转动端；122-从动部；130-基壳；131-端盖；132-轴承；140-永磁体；150-定子凸极；151-线圈；160-转子基体；161-凸极结构。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

本实施例提供一种电磁阻尼结构10，用于解决现有电磁阻尼器的结构复杂的问题。

请参看图1和图2，图1示出了本实施例中电磁阻尼结构10在第一视角下的具体结构。图2示出了本实施例中电磁阻尼结构10在第二视角下的具体结构。

电磁阻尼结构10，包括阻尼基体11、旋转基体12、基座13、磁场结构14、定子结构15以及转子结构16，旋转基体12与阻尼基体11可活动地配合，旋转基体12可转动地设置于基座13，磁场结构14设置于基座13并限定磁场空间，定子结构15设置于基座13并位于磁场空间中，定子结构15被构造为外接耗能电路，转子结构16固定于旋转基体12，并位于磁场空间中，阻尼基体11被构造为可沿旋转基体12的轴向相对于旋转基体12作往复运动并使得旋转基体12绕旋转基体12的轴线旋转。

其中，电磁阻尼结构10为电磁阻尼器的部分结构，其中，电磁阻尼结构10中的定子结构15能够外接耗能电路以构成完整的电磁阻尼器。阻尼基体11为直接承受外力的结构，当外力作用于阻尼基体11时，即，外力持续施加在阻尼基体11时并使得阻尼基体11相对于旋转基体12运动，由于阻尼基体11相对于旋转基体12开始运动，会使得旋转基体12绕其本身的轴线旋转，此时，定子结构15与转子结构16的相对位置会发生连续地变化，即，由于磁场空间的存在并且若定子结构15此时连接有耗能电阻，会使得定子结构15与转子结构16之间的磁通量持续变化，电子结构会产生感应电动势，耗能电路中会产生感应电流并且电能会被耗能电路本身消耗，定子结构15与转子结构16发生相互作用，产生电磁阻尼力矩，故转子结构16的转动，即，旋转基体12的转动会被抑制，即，阻尼基体11会由于旋转基体12的运动受到抑制而使得阻尼基体11会对外力阻尼。

进一步地，请参考图3，图3示出了本实施例中阻尼基体11与旋转基体12的具体结构。

阻尼基体11具有相对的受碰端110和传动端111，阻尼基体11具有传动部112，传动部112位于受碰端110和传动端111之间；旋转基体12具有相对的从动端120和转动端121，转动端121可转动地与基座13配合，旋转基体12具有从动部122，从动部122位于从动端120与转动端121之间；从动部122与传动部112可活动地配合。

其中，上述一种可以实现的实施方式提供了阻尼基体11与旋转基体12的一种可能实现的结构，其中，阻尼基体11与旋转基体12通过传动部112与从动部122的配合，若阻尼基体11相对与旋转基体12发生运动时，会使得旋转基体12进行转动。

进一步地，请重新参考图3，阻尼基体11的内部具有空腔，空腔由传动端111向受碰端110的方向上延伸，传动部112为开设于空腔内壁上的内螺纹，内螺纹沿受碰端110至传动端111的方向上延伸；从动部122为设置于旋转基体12周壁的滚珠，滚珠的至少部分凸出于旋转基体12的外轮廓并与内螺纹配合。其中，需要解释的是，滚珠的至少部分是指滚珠有一部分或者滚珠的全部本体是凸出于旋转基体12的外轮廓的，其目的可以为该滚珠的凸出的一部分能够与内螺纹配合，并滚珠是能传动旋转基体12的。

其中，上述一种可能实现的实施方式中，提供了一种传动部112和从动部122可能实现的结构，其中，传动部112为设置于阻尼基体11内部的空腔内壁的内螺纹，从动部122为设置于旋转基体12的周壁的滚珠，旋转基体12置于阻尼基体11的空腔中，由于滚珠与内螺纹相互配合，当阻尼基体11与旋转基体12方向相对运动时，滚珠会沿着内螺纹的延伸方向运动，此时，由于空腔的存在，阻尼基体11的内螺纹能够作用滚珠，使得旋转基体12呈螺旋的运动轨迹运动，从而使得旋转基体12发生转动。其中，请参考图3，在图3中可以看出本实施例中阻尼基体11与旋转基体12的相对位置关系，在正常状态下，即，未有外力施加于阻尼基体11上时，旋转基体12的部分位于阻尼基体11的空腔中并且阻尼基体11的空腔有一部分处于空置的状态，当具有外力施加于阻尼基体11时，阻尼基体11会呈线性地向基座13运动，此时，旋转基体12会跟随内螺纹的延伸方向呈螺旋运动路径的方式自转，旋转基体12的部分会逐渐的进入空置的空腔中，旋转基体12和阻尼的基体的总长度会随着外力的施加逐渐减小。

同时，需要说明的是，本实施例中，提供一种以阻尼基体11为中空结构并内设内螺纹的方式与具有滚珠的旋转基体12进行活动配合，以实现直线运动转变为旋转运动的效果，在其他具体实施方式中，还可以为通过其他结构实现该运动效果，例如，阻尼基体11为中空结构，内置滚珠，旋转基体12外设外螺纹，亦或者旋转基体12具有开口，开口内设置内螺纹，阻尼基体11设于该开口内并通过滚珠与内螺纹配合。

进一步地，请参考图4，图4示出了本实施例中旋转基体12的具体结构。

旋转基体12包括第一部分90和第二部分91，第一部分90与第二部分91传动连接。滚珠设置于第一部分90的周壁，第二部分91与基座13可转动地连接，转子结构16固定于第二部分91。

其中，上述一种可能实现的实施方式中，提供一种旋转基体12的可能实现的具体结构，通过将旋转基体12设计为分离的并可传动连接的第一部分90和第二部分91，使得当阻尼基体11传动于旋转基体12时，第一部分90能够有效地承接阻尼基体11的力从而发生转动，并使得第二部分91能够有效地进行转动。

进一步地，请重新参考图4，第一部分90的靠近第二部分91的端面设置有第一棘齿80，第二部分91的靠近第一部分90的端面设置有第二棘齿81，第一棘齿80与第二棘齿81啮合。

其中，需要说明的是，由图4可以看出，第一部分90的内部设置有通孔，第二部分91的端面凸设有一凸轴82，凸轴82设在通孔中并且凸轴82可在通孔中转动，第一棘齿80设置于第一部分90的外轮廓处并环设于通孔，第二棘齿81设置于第二部分91的外轮廓并环设于凸轴82。

进一步地，请参考图3，第一部分90设置有多个滚珠，其中，滚珠设于第一部分90的周壁上的凹槽中，多个滚珠间隔设置并且在旋转基体12的轴线方向上，多个滚珠的投影是间隔均匀地，例如，在一可以实现的实施方式中，具有三个滚珠，三个滚珠在旋转基体12的轴线方向上的投影是呈正三角形的。通过上述描述的滚珠的布置，利于阻尼基体11与旋转基体12的活动配合。

进一步地，请参考图5，图5示出了本实施例中定子结构15的具体结构。

定子结构15包括多个定子凸极150以及线圈151，磁场结构14包括多个永磁体140。多个定子凸极150与多个永磁体140依次交替连接并围绕呈闭环结构，线圈151与定子凸极150一一对应，线圈151设置于定子凸极150的凸极并位于闭环结构内。

其中，提供一种可能实现的定子结构15和磁场结构14的具体结构组成，多个定子凸极150与多个永磁体140依次交替连接构成一闭环结构，位于定子凸极150上的线圈151能够有效地产生感应电动势，并且由于凸极的存在，转子结构16与定子结构15之间相互作用产生的电磁阻尼力矩能得到有效地提升。

进一步地，请结合图6，图6示出了转子结构16的具体结构。

转子结构16包括转子基体160以及多个凸极结构161，转子基体160套设并固定于旋转基体12的周壁，多个凸极结构161间隔设置于转子基体160的周壁。

其中，上述一种可能实现的实施方式中，通过定子结构15和转子结构16均为凸极的结构，使得转子结构16与定子结构15之间相互作用产生的电磁阻尼力矩能得到有效地提升。

需要说明的是，请重新参考图5，在一种可能实现的实施方式中，具有四个定子凸极150和四个线圈151，定子凸极150包括一块状基体，以及凸设于块状基体侧壁中心的一凸块，线圈151缠绕于该凸块。永磁体140的数量为四个，永磁体140的截面呈梯形，四个定子凸极150与四个永磁体140依次交替连接，即，永磁体140的侧壁与定子凸极150的块状基体的侧壁连接，四个定子凸极150和四个永磁体140构成了一正八边形状的闭环结构，其中，永磁体140作斜边，线圈151位于闭环结构的内环中。请参考图6，转子结构16中的凸极结构161的数量为六个，六个凸极均匀设置在转子基体160的周壁，其中，凸极结构161的外端面呈外扩的弧状，与之对应，定子凸极150的凸块的外端面是呈内扩的弧状。

进一步地，请参考图7并结合图1，图7示出了本实施例中基座13的具体结构。

基座13包括基壳130以及端盖131(由图1可以看出)，磁场结构14和定子结构15设置于基壳130的内部空腔中，端盖131盖合基壳130，旋转基体12与基壳130的底板可转动地配合并贯穿端盖131。

其中，通过基壳130与端盖131两个分离的部件而共同构成的基座13，能够方便地组装磁场结构14、定子结构15、转子结构16以及旋转基体12。同时，由于为两个独立的部件，故，在生产制造方面，能有效地降低制造成本、提高生产效率，并且在后期使用方面，能够方便地进行维护更换。

其中，为方便布置线圈151并且对定子结构15的定位，在端盖131的表面以及基壳130的底面开设有方孔，线圈151的部分可以外露于端盖131的方孔和基壳130的方孔中。同时，在基壳130的底面中心处开设有通孔，通孔嵌设有一轴承132，该轴承132可以于旋转基体12的第二部分91进行配合(转动端121嵌设于轴承132的内环中)，使得旋转基体12能够相对于基体发生转动。

需要说明的是，本实施例中，基壳130的轮廓为定子结构15和磁场结构14构成的闭环结构形状相同，即，在本实施例中，其均为正八边形，定子机构中的定子凸极150以及永磁体140均可以贴合于基壳130的内壁上。端盖131可直接扣合于基壳130。

进一步地，请重新参考图1，电磁阻尼结构10包括复位机构17，复位机构17设置于阻尼基体11与基座13之间，复位机构17被构造为使得阻尼基体11具有远离基座13运动的趋势。

其中，通过复位机构17，能够有效地增加电磁阻尼结构10的阻尼效果，并且当施加在阻尼基体11上的外力取消时，复位机构17能够使得阻尼基体11远离基座13。需要说明的是，本实施例中，复位机构17为一复位弹簧，该复位弹簧套设在转子结构16，复位弹簧的一端抵靠在阻尼基体11的端面，复位弹簧的另一端抵靠在端盖131上。在其他具体实施方式中，复位机构17可为其他具有弹性回复力的结构构成，亦或者复位机构17可为其他具有回复力或者具有回复效果的结构构成。

进一步地，本实施例还提供一种电磁阻尼器，电磁阻尼器包括耗能电路20和上述提供的电磁阻尼结构10。耗能电路20与定子结构15电性连接。具体地，耗能电路20是与定子结构15中的各个线圈151连接，其中，如图8，图8示出了该耗能电路20的电路示意图。本实施例中的耗能电路20为桥式耗能电路，能实现振荡的快速平稳，其耗能部件为一电阻。需要说明的是，在其他具体实施方式中，耗能部件还可以为其他能够消耗电能的结构，亦或者可以为可以增加耗能提醒的结构，例如警示灯等。

需要说明的是，空间飞行器进行交互对接时，需要利用阻尼器进行冲击卸载和缓冲，在进行对接时，外力作用在阻尼基体11时，阻尼基体11向下(图中方位，即，靠近基座13的方向)运动，迫使滚珠在内螺纹上滚动，第一部分90做旋转运动；第一部分90与第二部分91相互啮合，第一部分90旋转带动第二部分91旋转，使得转子结构16中的凸极结构161做旋转运动。由于定子结构15、永磁体140和转子结构16形成磁场回路，当转子结构16转动时，线圈151内磁通量发生变化，产生电磁感应电动势，并在耗能电路20中形成感应电流，电能通过耗能电阻耗散，从而消耗冲击动能。转子结构16与永磁体140产生的磁场相互作用，产生电磁阻尼力矩，阻碍旋转基体12运动，同时，滚珠摩擦产生摩擦阻力矩，二者共同在螺纹副的作用下转变为对阻尼基体11的阻尼力，结合复位弹簧压缩产生的弹力，最终形成电磁阻尼器的阻尼力。最后，复位弹簧可使阻尼基体11在飞行器分离后回复至初始位置。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。