一种基于高速电机的电磁对接装置及方法制造方法及图纸

一种基于高速电机的电磁对接装置及方法，属于卫星电磁对接领域。本发明专利技术为解决了现有卫星对接装置存在结构复杂、对接时间长、动态响应慢的问题。本发明专利技术的磁对接装置由配对使用的一号电磁机构与二号电磁机构组成，两个电磁机构中均包含一个高速电机，利用高速电机驱动对接盘，实现两个卫星模块之间的对接与分离。两个卫星模块之间的对接由两个对接盘实现，两个对接盘上对称布置两组弧形永磁体，利用两组弧形永磁体之间自对心作用，可以实现两个对接盘的径向对准与周向对准，使对接装置具有一定自主捕获与锁紧能力，对接盘上的凸凹面结构实现对接过程的机械导向。本发明专利技术适用于两个卫星的对接使用。

An Electromagnetic Docking Device and Method Based on High Speed Motor

An electromagnetic docking device and method based on high-speed motor belong to the field of satellite electromagnetic docking. The invention solves the problems of complex structure, long docking time and slow dynamic response of the existing satellite docking device. The magnetic docking device of the invention consists of a paired No. 1 electromagnetic mechanism and No. 2 electromagnetic mechanism. Both electromagnetic mechanisms contain a high-speed motor, which drives the docking disk to realize the docking and separation between two satellite modules. The docking between two satellite modules is realized by two docking disks. Two groups of arc permanent magnets are symmetrically arranged on the two docking disks. By using the self-centering effect between the two groups of arc permanent magnets, the radial and circumferential alignment of the two docking disks can be realized. The docking device has certain ability of self-capture and locking, and the convex and concave surface structure of the docking disks can realize the mechanical orientation of the docking process. The invention is suitable for the docking of two satellites.

【技术实现步骤摘要】
一种基于高速电机的电磁对接装置及方法
本专利技术属于卫星电磁对接领域。
技术介绍
传统的卫星对接或自主捕获装置多利用机械手实现，存在结构复杂、对接时间长、动态响应慢等缺点，难以满足日益复杂的空间应用任务需求。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有卫星对接装置存在结构复杂、对接时间长、动态响应慢的问题，提出了一种基于高速电机的电磁对接装置。本专利技术所述的一种基于高速电机的电磁对接装置，它包括一号电磁机构1和二号电磁机构2；一号电磁机构1和二号电磁机构2分别位于预对接的两个卫星模块内，通过一号电磁机构1和二号电磁机构2的对接与分离实现两个卫星模块的对接与分离；一号电磁机构1包括一号对接盘1-1、一号高速电机1-2、一号丝杠1-3和止转导向槽1-4；一号高速电机1-2的转子与丝杠(1-3)配合构成滚珠丝杠结构；一号止转导向槽1-4设置在一号丝杠1-3的末端，通过一号止转导向槽1-4的止转作用，将一号高速电机1-2的旋转运动转换成一号丝杠1-3的直线运动；一号丝杠1-3的首端与一号对接盘1-1固定连接；二号电磁机构2包括二号对接盘2-1、分离柱2-2、二号高速电机2-3、二号丝杠2-4和二号止转导向槽2-5；二号对接盘2-1与一个卫星模块的框架固定连接，二号对接盘2-1的中心开有通孔；二号丝杠2-4的首端与分离柱2-2固定连接，分离柱2-2在二号丝杠2-4的带动下可以在二号对接盘2-1中心孔内伸缩；二号高速电机2-3的转子与二号丝杠2-4配合构成滚珠丝杠结构，二号止转导向槽2-5设置在二号丝杠2-4的末端，通过二号止转导向槽2-5的止转作用，将二号高速电机2-3的旋转运动转换成二号丝杠2-4的直线运动；一号对接盘1-1和二号对接盘2-1通过一号弧形永磁体1-1-2和二号弧形永磁体2-1-2的相互吸引作用对接，进而实现两个卫星模块的对接；所述一号弧形永磁体1-1-2设置在一号对接盘1-1上，二号弧形永磁体2-1-2设置在二号对接盘2-1上；分离柱2-2在二号丝杠2-4的带动下穿过二号对接盘2-1中心孔，分离柱2-2顶住一号对接盘1-1，克服一号对接盘1-1与二号对接盘2-1之间吸力的作用，将一号对接盘1-1和二号对接盘2-1分离，实现了两个卫星模块的分离。进一步地，还包括一号驱动控制器和二号驱动控制器；一号驱动控制器，用于驱动一号高速电机1-2，控制一号高速电机1-2转子旋转的方向；二号驱动控制器，用于驱动二号高速电机2-3，控制二号高速电机2-3转子旋转的方向。进一步地，一号对接盘1-1包括锥面导向盘1-1-1和一号弧形永磁体1-1-2；在锥面导向盘1-1-1的对接面上嵌有一号弧形永磁体1-1-2，锥面导向盘1-1-1的背部开孔，一号丝杠1-3的首端插入到锥面导向盘1-1-1背部的孔内；二号对接盘2-1包括凹面导向盘2-1-1和二号弧形永磁体2-1-2，在凹面导向盘2-1-1的对接面上嵌有二号弧形永磁体2-1-2，凹面导向盘2-1-1的中心开有通孔，分离柱2-2能够通过通孔穿过凹面导向盘2-1-1。进一步地，它还包括一号挡圈1-1-3和二号挡圈2-1-3，一号挡圈1-1-3用于将一号弧形永磁体1-1-2挡在内；二号挡圈2-1-3用于将二号弧形永磁体2-1-2挡在内。进一步地，锥面导向盘1-1-1对接面的4个顶角各设置一个圆柱形凸起，所述圆柱形凸起的顶面为锥面；凹面导向盘2-1-1对接面的4个顶角各设置一个圆柱形凸起，该圆柱形凸起的顶面为凹面，所述该凹面用于与锥面对接。基于高速电机的电磁对接装置实现对接及分离方法，该方法的具体步骤为：步骤一、初始状态：两个卫星模块之间存在一定的轴向位置误差；步骤二、一号对接盘1-1伸出：根据相对位置反馈信号，一号驱动控制器驱动一号高速电机1-2的转子旋转，令一号丝杠1-3伸出预对接的一个卫星模块，向预对接的另一个卫星模块接近，在接近过程中，由于一号弧形永磁体1-1-2与二号弧形永磁体2-1-2相互吸引，使一号对接盘1-1和二号对接盘2-1相互对接；步骤三、当一号对接盘1-1和二号对接盘2-1相互对接，一号高速电机的转子反向旋转，一号丝杠1-3带动一号对接盘1-1收回，同时带动所述预对接的另一个卫星模块接近所述一个卫星模块，在此过程中，两个卫星模块的供电接口与信息接口的连接；步骤四、两个卫星模块的分离：当两个卫星模块需要分离时，二号高速电机2-3工作，二号丝杠2-4推动分离柱2-2伸出，克服吸力作用，将两个模块进行分离，进而将两个卫星模块的供电接口与信息接口的连接断开。本专利技术的电磁对接装置由配对使用的一号电磁机构与二号电磁机构组成，两个电磁机构中均包含一个高速电机，利用高速电机驱动对接盘，实现两个卫星模块之间的对接与分离。两个卫星模块之间的对接由两个对接盘实现，两个对接盘上对称布置两组弧形永磁体，利用两组弧形永磁体之间自对心作用，可以实现两个对接盘的径向对准与周向对准，使对接装置具有一定自主捕获与锁紧能力，同时，利用对接盘上的凸凹面结构实现对接过程的机械导向。电磁对接装置利用弧形永磁体之间的相互吸力实现一号电磁机构和二号电磁机构的对接，在两个电磁机构没有接触的情况下即可产生相互作用力。一号电磁机构与二号电磁机构中的弧形永磁体可以在一定初始径向位置误差条件下产生吸引力和向心力，结合锥面导向，实现两个模块的自对准。考虑到预对接的两个电磁机构间存在初始位置误差和初始速度误差，采用高速电机加滚珠丝杠的方式扩展电磁装置的捕获范围。实现快速准确的电磁捕捉与卫星对接。附图说明图1为具体实施方式一所述一种基于高速电机的电磁对接装置的总体结构图；图2为一号电磁机构的结构示意图；图3为一号对接盘的结构示意图；图4为二号电磁机构的结构示意图；图5为二号对接盘的结构示意图；图6为具体实施方式十中两个电磁机构对接及分离的状态示意图；其中，图6(a)为初始状态示意图；图6(b)为一号对接盘伸出状态示意图；图6(c)为对接盘A收回的对接状态示意图；图6(d)为分离柱伸出，两个模块分离示意图；图7为具体实施方式十中两个电磁机构对接状态的剖面图；其中，图7(a)为初始状态示意图；图7(b)为一号对接盘伸出状态示意图；图7(c)为对接盘A收回的对接状态示意图；图7(d)为分离柱伸出，两个模块分离示意图；图8为具体实施方式六中的一号弧形永磁体和二号弧形永磁体的充磁方向和极性示意图；图9为具体实施方式八中的一号弧形永磁体和二号弧形永磁体的充磁方向和极性意图；图10为具体实施方式七中的一号弧形永磁体和二号弧形永磁体的充磁方向和极性意图；图11为具体实施方式九中的一号弧形永磁体和二号弧形永磁体的充磁方向和极性意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施方式中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。具体实施方式一：下面结合图1、图2和图说明本实施方式，本实施方式所述一种基于高速电机的电磁对接装置，包括一号电磁机构1和二号电磁机构2；一号电磁机构1和二号电磁机构2分别位于预对接的两个卫星模块内，通过一号电磁机构1和二号电磁机构2的对接与分离实现两个卫星模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于高速电机的电磁对接装置，其特征在于，它包括一号电磁机构(1)和二号电磁机构(2)；一号电磁机构(1)和二号电磁机构(2)分别位于预对接的两个卫星模块内，通过一号电磁机构(1)和二号电磁机构(2)的对接与分离实现两个卫星模块的对接与分离；一号电磁机构(1)包括一号对接盘(1‑1)、一号高速电机(1‑2)、一号丝杠(1‑3)和止转导向槽(1‑4)；一号高速电机(1‑2)的转子与丝杠(1‑3)配合构成滚珠丝杠结构；一号止转导向槽(1‑4)设置在一号丝杠(1‑3)的末端，通过一号止转导向槽(1‑4)的止转作用，将一号高速电机(1‑2)的旋转运动转换成一号丝杠(1‑3)的直线运动；一号丝杠(1‑3)的首端与一号对接盘(1‑1)固定连接；二号电磁机构(2)包括二号对接盘(2‑1)、分离柱(2‑2)、二号高速电机(2‑3)、二号丝杠(2‑4)和二号止转导向槽(2‑5)；二号对接盘(2‑1)与一个卫星模块的框架固定连接，二号对接盘(2‑1)的中心开有通孔；二号丝杠(2‑4)的首端与分离柱(2‑2)固定连接，分离柱(2‑2)在二号丝杠(2‑4)的带动下可以在二号对接盘(2‑1)中心孔内伸缩；二号高速电机(2‑3)的转子与二号丝杠(2‑4)配合构成滚珠丝杠结构，二号止转导向槽(2‑5)设置在二号丝杠(2‑4)的末端，通过二号止转导向槽(2‑5)的止转作用，将二号高速电机(2‑3)的旋转运动转换成二号丝杠(2‑4)的直线运动；一号对接盘(1‑1)和二号对接盘(2‑1)通过一号弧形永磁体(1‑1‑2)和二号弧形永磁体(2‑1‑2)的相互吸引作用对接，进而实现两个卫星模块的对接；所述一号弧形永磁体(1‑1‑2)设置在一号对接盘(1‑1)上，二号弧形永磁体(2‑1‑2)设置在二号对接盘(2‑1)上；分离柱(2‑2)在二号丝杠(2‑4)的带动下穿过二号对接盘(2‑1)中心孔，分离柱(2‑2)顶住一号对接盘(1‑1)，克服一号对接盘(1‑1)与二号对接盘(2‑1)之间吸力的作用，将一号对接盘(1‑1)和二号对接盘(2‑1)分离，实现了两个卫星模块的分离。...

【技术特征摘要】
1.一种基于高速电机的电磁对接装置，其特征在于，它包括一号电磁机构(1)和二号电磁机构(2)；一号电磁机构(1)和二号电磁机构(2)分别位于预对接的两个卫星模块内，通过一号电磁机构(1)和二号电磁机构(2)的对接与分离实现两个卫星模块的对接与分离；一号电磁机构(1)包括一号对接盘(1-1)、一号高速电机(1-2)、一号丝杠(1-3)和止转导向槽(1-4)；一号高速电机(1-2)的转子与丝杠(1-3)配合构成滚珠丝杠结构；一号止转导向槽(1-4)设置在一号丝杠(1-3)的末端，通过一号止转导向槽(1-4)的止转作用，将一号高速电机(1-2)的旋转运动转换成一号丝杠(1-3)的直线运动；一号丝杠(1-3)的首端与一号对接盘(1-1)固定连接；二号电磁机构(2)包括二号对接盘(2-1)、分离柱(2-2)、二号高速电机(2-3)、二号丝杠(2-4)和二号止转导向槽(2-5)；二号对接盘(2-1)与一个卫星模块的框架固定连接，二号对接盘(2-1)的中心开有通孔；二号丝杠(2-4)的首端与分离柱(2-2)固定连接，分离柱(2-2)在二号丝杠(2-4)的带动下可以在二号对接盘(2-1)中心孔内伸缩；二号高速电机(2-3)的转子与二号丝杠(2-4)配合构成滚珠丝杠结构，二号止转导向槽(2-5)设置在二号丝杠(2-4)的末端，通过二号止转导向槽(2-5)的止转作用，将二号高速电机(2-3)的旋转运动转换成二号丝杠(2-4)的直线运动；一号对接盘(1-1)和二号对接盘(2-1)通过一号弧形永磁体(1-1-2)和二号弧形永磁体(2-1-2)的相互吸引作用对接，进而实现两个卫星模块的对接；所述一号弧形永磁体(1-1-2)设置在一号对接盘(1-1)上，二号弧形永磁体(2-1-2)设置在二号对接盘(2-1)上；分离柱(2-2)在二号丝杠(2-4)的带动下穿过二号对接盘(2-1)中心孔，分离柱(2-2)顶住一号对接盘(1-1)，克服一号对接盘(1-1)与二号对接盘(2-1)之间吸力的作用，将一号对接盘(1-1)和二号对接盘(2-1)分离，实现了两个卫星模块的分离。2.根据权利要求1所述一种基于高速电机的电磁对接装置，其特征在于，还包括一号驱动控制器和二号驱动控制器，一号驱动控制器，用于驱动一号高速电机(1-2)，控制一号高速电机(1-2)转子旋转的方向；二号驱动控制器，用于驱动二号高速电机(2-3)，控制二号高速电机(2-3)转子旋转的方向。3.根据权利要求1或2所述一种基于高速电机的电磁对接装置，其特征在于，一号对接盘(1-1)包括锥面导向盘(1-1-1)和一号弧形永磁体(1-1-2)；在锥面导向盘(1-1-1)的对接面上嵌有一号弧形永磁体(1-1-2)，锥面导向盘(1-1-1)的背部开孔，一号丝杠(1-3)的首端插入到锥面导向盘(1-1-1)背部的孔内；二号对接盘(2-1)包括凹面导向盘(2-1-1)和二号弧形永磁体(2-1-2)，在凹面导向盘(2-1-1)的对接面上嵌有二号弧形永磁体(2-1-2)，凹面导向盘(2-1-1)的中心开有通孔，分离柱(2-2)能够通过通孔穿过凹面导向盘(2-1-1)。4.根据权利要求3所述一种基于高速电机的电磁对接装置，其特征在于，它还包括一号挡圈(1-1-3)和二号挡圈(2-1-3)；一号挡圈(1-1-3)设置在一号弧形永磁体(1-1-2)的外侧；二号挡圈(2-1-3)设置在二号弧形永磁体(2-1-2)的外侧。5.根据权利要求3所述一种基于高速电机的电磁对接装置，其特征在于，锥面导向盘(1-1-1)对接面的4个顶角各设置一个圆柱形凸起，所述圆柱形凸起的顶面为锥面；凹面导向盘(2-1-1)对接面的4个顶角各设置一个圆柱形凸起，该圆柱形凸起的顶面为凹面，所述该凹面用于与锥面对接。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：张赫，寇宝泉，罗俊，葛庆稳，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23