本申请涉及一种超小型复合电磁驱动锁紧机构及控制方法，其包括：驱动组件和锁紧组件；主轴一端固设有摩擦板，另一端穿设驱动组件，并在驱动组件的磁力作用下带动负载旋转；锁紧组件位于摩擦板和驱动组件之间，锁紧组件用于在断电后与摩擦板接触，以对主轴绕轴旋转方向的自由度进行约束；以及用于在通电后与摩擦板分离，以取消对主轴绕轴旋转方向的自由度的约束。在工作时，主轴的锁紧和解锁依靠锁紧组件与摩擦板的接触和分离进行实现，主轴的转速和输出扭矩通过PWM并配合驱动组件进行控制，并且主轴的转位过程为非接触式传动；驱动组件和锁紧组件是共轴的，集成为一个机构，从而满足系统高密度集成及轻质化的要求，以及可靠性高的要求。的要求。的要求。
【技术实现步骤摘要】
一种超小型复合电磁驱动锁紧机构及控制方法
[0001]本申请涉及航空航天
，特别涉及一种超小型复合电磁驱动锁紧机构及控制方法。
技术介绍
[0002]目前调制机构是用于敏感体旋转调制的构件，通过调制机构精确控制惯性敏感体的旋转及扭矩，实现惯性产品的旋转调制导航及其误差抑制等功能，为实现上述功能，调制机构需要能够携带负载旋转按照指令要求转动或者定位锁定，还需具备在飞行、运输、贮存时实现可靠锁定，以及旋转调制工作状态下的平稳连续旋转能力，其中调制角速率一般选择20
°
/s量级。
[0003]在一些相关技术中，常见调制机构一般采用多级运动副，由轴、轴承、齿盘、负载支撑平面等部分组成；有的调制机构也采用蜗轮蜗杆传动，两者的优点是兼具传动和自锁功能。
[0004]另外，采用调制方案减小MEMS(Micro Electro Mechanical System)器件参数重复性对导航精度的影响，是降低MEMS器件研制难度的有效手段，同时也是提升有效费比的技术途径。而传统调制机构中电机转速高，需要高传动比减速器，且机械传动构件占比高，要实现较好的功能和效能，会导致组成复杂，容易受热应力、多余物和长期使用磨损的影响，工作可靠性难以提升，难以满足系统轻质化低功耗的需求，所以微小型调制机构是解决以上问题的关键技术之一。
[0005]然而，微型调制机构的难点包括：
[0006](1)常用电机输出转速大、扭矩大，远超过敏感体调制需求，为减速需要配备减速机、齿轮副等；虽然电机、减速机等可选最小型号的，但是其体积质量限制了进一步的轻质小型化，而且目前微型电机的来源均是国外进口，难以满足国产化需求；
[0007](2)实现转位及锁紧功能，通常需要两套机构，每套机构均需要电机、减速机等，集成化难度大。
[0008]综上，如何优化设计保证微型调制机构转动力矩的条件下降低转速1～2个数量级，并减少机械传动部件，满足轻质小型化要求是急需要解决的问题。
技术实现思路
[0009]本申请实施例提供一种超小型复合电磁驱动锁紧机构及控制方法，以解决相关技术中微型调制机构常用电机输出转速大、扭矩大，远超过敏感体调制需求，为减速需要配备减速机、齿轮副等，导致机械传动构件占比高，难以满足轻质小型化要求的问题。
[0010]第一方面，提供了一种超小型复合电磁驱动锁紧机构，其包括：
[0011]驱动组件；
[0012]主轴，其一端固设有摩擦板，另一端穿设所述驱动组件，并在驱动组件的磁力作用下带动负载旋转；
[0013]锁紧组件，其位于所述摩擦板和驱动组件之间，并沿所述主轴的周向分布；锁紧组件用于在断电后与所述摩擦板接触，以对主轴绕轴旋转方向的自由度进行约束；以及用于在通电后与所述摩擦板分离，以取消对主轴绕轴旋转方向的自由度的约束。
[0014]一些实施例中，所述驱动组件包括：
[0015]壳体，其一端封闭，另一端开口；壳体的封闭端固设有轴承，开口端设有盖板，盖板上也设有轴承；所述主轴穿设两个轴承，并通过两个轴承与壳体连接；
[0016]外磁齿轮，其固连在所述主轴上，并位于两个轴承之间；
[0017]内磁齿轮，其固设在壳体的内壁上，并且其内容置外磁齿轮；内磁齿轮用于改变磁性，以驱动主轴转动。
[0018]一些实施例中，所述驱动组件还包括：
[0019]超导磁层和衬套；超导磁层放置在外磁齿轮和内磁齿轮之间；
[0020]所述内磁齿轮与所述壳体之间放置有衬套。
[0021]一些实施例中，所述锁紧组件包括：
[0022]磁体弹片，其固接在所述驱动组件上；
[0023]电磁体，其安装在所述摩擦板内，并在通电后形成与磁体弹片相斥的磁力，以使磁体弹片远离所述摩擦板。
[0024]一些实施例中，所述摩擦板靠近磁体弹片的一面上设有多个安装方槽，安装方槽内设置所述电磁体；磁体弹片的数量为多个，并且成圆环形分布，该圆环的圆心位于所述主轴的轴心线上；
[0025]所述摩擦板远离磁体弹片的一面上设有锁紧座基体，锁紧座基体与主轴固连。
[0026]一些实施例中，所述摩擦板包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部之间紧密连接所述电磁体；电磁体在所述摩擦板上的投影与磁体弹片在所述摩擦板上的投影部分重合。
[0027]一些实施例中，所述磁体弹片包括的第一弹性部和第二弹性部，第一弹性部与所述驱动组件固定连接，并且通过弹性弯折部与第二弹性部连接形成具有夹角的结构；
[0028]第二弹性部上设有永磁部，永磁部具有与所述摩擦板贴合的平面。
[0029]一些实施例中，所述锁紧组件包括：
[0030]电磁圈，其固定连接在所述驱动组件上
[0031]弹性永磁片，其一端固定连接在所述驱动组件上，且位于电磁圈的圈内；另一端弯折并向所述摩擦板延伸，以使该端在所述摩擦板上的投影与电磁圈在所述摩擦板上的投影部分重合；
[0032]电磁圈在通电后形成与弹性永磁片相吸的磁力，以使弹性永磁片远离所述摩擦板；电磁圈在断电后，弹性永磁片与所述摩擦板接触。
[0033]第二方面，提供了一种超小型复合电磁驱动锁紧机构的控制方法，其包括以下步骤：
[0034]获取控制信号，并对控制信号进行解读；
[0035]若解读的结果为锁紧命令，则使锁紧组件断电，锁紧组件接触摩擦板，主轴处于绕轴自由度约束状态；
[0036]若解读的结果为解锁命令，则使所述锁紧组件通电，锁紧组件远离摩擦板，主轴解
除绕轴自由度约束；
[0037]若解读的结果为驱动负载命令，则使所述锁紧组件持续通电，驱动组件得电形成的电磁力驱动主轴旋转。
[0038]一些实施例中，所述驱动组件包括：
[0039]壳体，其一端封闭，另一端开口；壳体的封闭端固设有轴承，开口端设有盖板，盖板上也设有轴承；所述主轴穿设两个轴承，并通过两个轴承与壳体连接；
[0040]外磁齿轮，其固连在所述主轴上，并位于两个轴承之间；
[0041]内磁齿轮，其固设在壳体的内壁上，并且其内容置外磁齿轮；内磁齿轮用于改变磁性，以驱动主轴转动；
[0042]若解读的结果为锁紧命令，则还需使所述驱动组件断电；
[0043]若解读的结果为解锁命令，则还需使所述驱动组件通电；
[0044]若解读的结果为驱动负载命令，则还需通过PWM控制外磁齿轮的转速，以控制主轴的转速。
[0045]本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
[0046]本申请实施例提供了一种超小型复合电磁驱动锁紧机构及控制方法，由于主轴一端固设摩擦板，另一端穿设驱动组件，并在驱动组件的磁力作用下带动负载旋转；锁紧组件位于摩擦板和驱动组件之间，并沿主轴的周向分布；锁紧组件用于在断电后与摩擦板接触，以对主轴绕轴旋转方向的自由度进行约束；以及用于在通电后与摩擦板分离，以取消对主轴绕轴旋转方向的自由度的约束。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超小型复合电磁驱动锁紧机构，其特征在于，其包括：驱动组件(1)；主轴(2)，其一端固设有摩擦板(3)，另一端穿设所述驱动组件(1)，并在驱动组件(1)的磁力作用下带动负载旋转；锁紧组件(5)，其位于所述摩擦板(3)和驱动组件(1)之间，并沿所述主轴(2)的周向分布；锁紧组件(5)用于在断电后与所述摩擦板(3)接触，以对主轴(2)绕轴旋转方向的自由度进行约束；以及用于在通电后与所述摩擦板(3)分离，以取消对主轴(2)绕轴旋转方向的自由度的约束。2.如权利要求1所述的超小型复合电磁驱动锁紧机构，其特征在于，所述驱动组件(1)包括：壳体(100)，其一端封闭，另一端开口；壳体(100)的封闭端固设有轴承(101)，开口端设有盖板(106)，盖板(106)上也设有轴承(101)；所述主轴(2)穿设两个轴承(101)，并通过两个轴承(101)与壳体(100)连接；外磁齿轮(102)，其固连在所述主轴(2)上，并位于两个轴承(101)之间；内磁齿轮(104)，其固设在壳体(100)的内壁上，并且其内容置外磁齿轮(102)；内磁齿轮(104)用于改变磁性，以驱动主轴(2)转动。3.如权利要求2所述的超小型复合电磁驱动锁紧机构，其特征在于，所述驱动组件(1)还包括：超导磁层(103)和衬套(105)；超导磁层(103)放置在外磁齿轮(102)和内磁齿轮(104)之间；所述内磁齿轮(104)与所述壳体(100)之间放置有衬套(105)。4.如权利要求1所述的超小型复合电磁驱动锁紧机构，其特征在于，所述锁紧组件(5)包括：磁体弹片(500)，其固接在所述驱动组件(1)上；电磁体(501)，其安装在所述摩擦板(3)内，并在通电后形成与磁体弹片(500)相斥的磁力，以使磁体弹片(500)远离所述摩擦板(3)。5.如权利要求4所述的超小型复合电磁驱动锁紧机构，其特征在于：所述摩擦板(3)靠近磁体弹片(500)的一面上设有多个安装方槽，安装方槽内设置所述电磁体(501)；磁体弹片(500)的数量为多个，并且成圆环形分布，该圆环的圆心位于所述主轴(2)的轴心线上；所述摩擦板(3)远离磁体弹片(500)的一面上设有锁紧座基体，锁紧座基体与主轴(2)固连。6.如权利要求4所述的超小型复合电磁驱动锁紧机构，其特征在于：所述摩擦板(3)包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部之间紧密连接所述电磁体(501)；电磁体(501)在所述摩擦板(3)上的投影与磁体弹片(500)在所述摩擦板(3)上的投影部分重合。7.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱东，陆俊清，张义广，张爱民，熊小兵，
申请(专利权)人：湖北航天技术研究院总体设计所，
类型：发明
国别省市：
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