一种离心式导线展开机构制造技术

一种离心式导线展开机构，用于在电帆展开机构中为电帆导线展开供电并提供一个可靠的展开方案，包括：锁紧装置、线轴装置组件、步进电机、电帆导线、装置基座，该装置克服了现有的电帆推进技术由于空间粒子稀薄推力不足的问题，能够克服电帆导线特殊的结构特点，可以避免在展开过程中导线的相互缠绕及与其他卫星组件的钩挂，结构稳定性高，保证了展开过程的可靠与稳定。

A centrifugal lead unfolding mechanism

【技术实现步骤摘要】
一种离心式导线展开机构
本专利技术属于微纳卫星领域，涉及一种离心式导线展开机构，主要应用于电帆展开机构中为电帆导线机构供电的滑环装置的展开。
技术介绍
在微纳卫星领域中，电帆推进技术是一种无工质推进技术，电帆具有不需要推进剂、推力大、效率高、低功耗、24小时不间断连续工作等优点。电帆推进系统主要由电帆导线、电子枪、展开机构等部分组成。其中电帆带有正电荷的导线通过电场形成虚拟帆面，排斥空间太阳风中的质子，使其偏离原来的运动轨迹，通过动量交换产生推力；电子枪与缆索相连，通过电子发射装置使其维持较高的正电位。由于空间带电粒子稀薄，为获取足够的推力，一个全尺寸的电帆需要配备上百根导线，每根长达千米量级。电帆展开机构用于在地面及发射阶段收拢、缠绕电帆导线，并在入轨后将其展开。由于电帆导线细长、柔软的结构特点，在展开过程中容易互相缠绕或与卫星其它组件钩挂，可靠性、稳定性一般。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种离线式导线展开机构，能够解决传统电帆推进技术中装置推力不足的问题，同时电帆展开机构中各器件结构不会互相挂钩、缠绕。本专利技术的技术解决方案是：一种离心式导线展开机构，包括锁紧装置、线轴装置组件、步进电机、电帆导线、装置基座，所述步进电机及所述线轴装置组件均安装于装置基座底部，电帆导线缠绕于线轴装置组件外侧，锁紧装置安装于装置基座边缘，电帆导线的一端连接在锁紧装置上；展开机构工作时，锁紧装置解锁，步进电机驱动线轴装置组件转动释放电帆导线，同时电帆展开。所述线轴装置组件包括电位器环片、圆柱导电环片、电位器电刷、导电环刷丝、环体轴、电阻膜，其中圆柱导电环片数量与连接电帆机构展开所需通道数数量相同，所述圆柱导电环片外侧设有刷架，刷架上设有导电环刷丝，电位器环片与圆柱导电环片均套于环体轴上，电位器环片位于所有圆柱导电环片上方并通过引线连接电帆展开机构，电位器电刷安装于所述刷架上，电位器电刷一端设有触点，另一端与相邻圆柱导电环片上导电环刷丝短接，电阻膜覆盖于电位器环片外层并与电位器电刷的触点相连，电阻膜两端分别通过引线与外部电源相连，当展开机构工作时，电位器电刷及导电环刷丝进行转动,电位器环片、圆柱导电环片与环体轴保持静止，电阻膜与电位器电刷触点形成摩擦副，通过触点转动弧长、电阻膜周长及总电压确定输出电压数值。所述圆柱导电环片、电位器电刷及环体轴通过轴承组件进行固定。所述圆柱导电环片数量为6个。所述电位器环片与圆柱导电环片内径、外径均相同。所述电阻膜两端引线所连接的电源电压分别为0V及5V，输出电压范围为0V-5V,其中电帆展开机构转动角度与输出电压成正比。所述锁紧装置包括拔销式电磁铁、支座及末端质量块，所述末端质量块安装于拔销式电磁铁上方，拔销式电磁铁安装于支座上，其中拔销式电磁铁销部插入末端质量块凹槽内，展开机构工作时，拔销式电磁铁通电并开始拔销，销收拢，末端质量块甩出，完成装置解锁。所述支座设计为悬臂结构，采用绝缘材料，与线轴装置组件贴近，约束电帆导线的走向，防止被电磁铁吸引缠绕。所述步进电机定子安装于装置基座底部靠近装置基座内表面位置，转子安装于圆柱导电环片的刷架座下方。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术解决了电帆展开机构在现有技术条件下，在展开过程中电帆导线数量过多，本身细长、柔软的结构特点所造成的展开过程中容易互相缠绕或与卫星其它组件钩挂的问题，能够可靠、稳定的在带电粒子稀薄的空间中展开空间电帆。(2)本专利技术解决了现有技术中监控电位信息必须单独加装电位器的问题，通过在线轴装置组件中的圆柱导电环片上方加装电位器环片，满足了装置通过在圆柱环中集成电位计，实现导电滑环和测角的两种装置的功能，充分利用导电滑环已有结构实现了监测机构转动角度、圈数的功能；(3)本专利技术采用了将线轴组件装置中的电位器环片与圆柱导电环片连接的方法，代替需要单独加装的电位器，在转动过程中通过触点在环片上位置的变化获得与角度位置成比例变化的电压信号，有效简化了机构结构复杂度，节约了机构空间体积、重量，满足了微纳卫星中电帆展开系统对机构的体积和重量有严格限制附图说明图1为专利技术提供的离心式导线展开机构原理图；图2为专利技术提供的离心式导线展开机构轴测图；图3为专利技术提供的集成电位器原理图；图4为专利技术提供的圆柱环整体结构图；具体实施方式如图1所示一种离心式导线展开机构，包括锁紧装置1、线轴装置组件装置组件2、步进电机3、电帆导线4、装置基座5，所述步进电机3安装于装置基座5俩边底部，所述线轴装置组件2安装于装置基座5底部中间位置，位于内侧四个步进电机3上方，通过轴承组件进行固定，电帆导线4缠绕于线轴装置组件上，四个锁紧装置1分别安装于装置基座5四边边缘中线位置，所述锁紧装置1分为拔销式电磁铁11、支座12及末端质量块13，电帆导线4的一段分别连接在各个锁紧装置1的末端质量块13上；展开机构工作前通电，完成装置解锁，步进电机3开始工作，线轴装置组件2开始转动，达到展开角速度后开始以低速转动并释放电帆导线4，电帆展开。如图4所示，所述线轴装置组件2内部为空心结构，内部包括电位器环片21、圆柱导电环片22、电位器电刷23、导电环刷丝24、环体轴25、电阻膜26，其中电位器环片21与所有圆柱导电环片22均套于环体轴25上，圆柱导电环片22数量为连接外部机构所需的通道数，电位器环片21位于最上方圆柱导电环片22上，两者通过引线与固定机构连接，圆柱导电环片22上刷架位置安装电位器电刷23，在相邻圆柱导电环片22上导电环刷丝24位置用引线与电位器电刷23短接，同时将电阻膜26覆盖于电位器环片21外层，电阻膜26表面通过引线与供电电源连接，电源电压为0V-5V，电位器电刷23通过触点与电阻膜26相接触，另一端与圆柱导电环中相邻一路的电刷相连。装配完成后，其中装置环体轴25为绝缘体，所有电位器环片21、圆柱导电环片22与环体轴25均为固定部分，电位器电刷23、导电环刷丝24均为转动部分，电位器电刷23及导电环刷丝24安装于圆柱导电环片22刷架上。本装置的工作流程如下：如图1所示，电帆展开机构通电后，步进电机3开始工作，此时，如图3所示，电位器电刷23围绕环体轴25转动并通过触点与电位器环片21上的电阻膜26进行摩擦产生摩擦副，在转动过程中通过触点在电位器环片21上位置的变化，根据转动弧长与电阻膜26周长的比值获得与角度位置成正比的电压信号，电位器电刷23的另一端通过相邻导电环刷丝24以及导电片将电角度信号传入电帆展开机构固定部分，实现展开角度及圈数信息测量。如图2所示，锁紧装置1开始解锁，拔销式电磁铁11开始拔销，将销收拢，甩出末端质量块13，四个末端质量块13末端分别连接电帆导线4一端，线轴装置组件2在步进电机3带动作用下开始转动，缓慢释放电帆导线4，经由线轴装置组件2确定转动角速度达到展开角速度条件后开始以低速转动并释放电帆导线4，电帆导线4展开机构开始正常运作。其中所述末端质量块13可以增加旋转离心力，使电帆导线4沿径向展开，防止互相缠绕，其中支座12材料采用绝缘材料，实现电帆导线4与基板的绝缘；支座12设计悬臂结构，贴近线轴装置组件2，约束线轴装置组件2到电磁铁段的电帆导线4的走向，防止缠绕。本专利技术说明书中未作详细描述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离心式导线展开机构，其特征在于：包括锁紧装置(1)、线轴装置组件(2)、步进电机(3)、电帆导线(4)、装置基座(5)，所述步进电机(3)及所述线轴装置组件(2)均安装于装置基座(5)底部，电帆导线(4)缠绕于线轴装置组件(2)外侧，锁紧装置(1)安装于装置基座(5)边缘，电帆导线(4)的一端连接在锁紧装置(1)上；展开机构工作时，锁紧装置(1)解锁，步进电机(3)驱动线轴装置组件(2)转动释放电帆导线(4)，同时电帆展开。

【技术特征摘要】
1.一种离心式导线展开机构，其特征在于：包括锁紧装置(1)、线轴装置组件(2)、步进电机(3)、电帆导线(4)、装置基座(5)，所述步进电机(3)及所述线轴装置组件(2)均安装于装置基座(5)底部，电帆导线(4)缠绕于线轴装置组件(2)外侧，锁紧装置(1)安装于装置基座(5)边缘，电帆导线(4)的一端连接在锁紧装置(1)上；展开机构工作时，锁紧装置(1)解锁，步进电机(3)驱动线轴装置组件(2)转动释放电帆导线(4)，同时电帆展开。2.根据权利要求1所述的一种离心式导线展开机构，其特征在于：所述线轴装置组件(2)包括电位器环片(21)、圆柱导电环片(22)、电位器电刷(23)、导电环刷丝(24)、环体轴(25)、电阻膜(26)，其中圆柱导电环片(22)数量与连接电帆机构展开所需通道数数量相同，所述圆柱导电环片(22)外侧设有刷架，刷架上设有导电环刷丝(24)，电位器环片(21)与圆柱导电环片(22)均套于环体轴(25)上，电位器环片(21)位于所有圆柱导电环片(22)上方并通过引线连接电帆展开机构，电位器电刷(23)安装于所述刷架上，电位器电刷(23)一端设有触点，另一端与相邻圆柱导电环片(22)上导电环刷丝(24)短接，电阻膜(26)覆盖于电位器环片(21)外层并与电位器电刷(23)的触点相连，电阻膜(26)两端分别通过引线与外部电源相连，当展开机构工作时，电位器电刷(23)及导电环刷丝(24)进行转动,电位器环片(21)、圆柱导电环片(22)与环体轴(25)保持静止，电阻膜(26)与电位器电刷(23)触点形成摩擦副，通过触点转动弧长、电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，刘继奎，张强，李睿，于洋，朱林林，周晓东，席同鑫，高卫青，刘巍，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11