[发明专利]一种微重力模拟用气-磁混合结构的悬吊装置

说明书

本发明涉及一种微重力模拟用气‑磁混合结构的悬吊装置，包括永磁电磁混合模块，气体止推轴承，底部外壳和导磁平台。其中，永磁电磁混合模块包括永磁体，铁芯和电磁线圈，永磁体与铁芯固定连接；每个铁芯的上端面均开设有多个用于缠绕电磁线圈的线圈槽；气体止推轴承包括轴承外壳和多孔石墨板，轴承外壳的上端面上设有环状槽，轴承外壳开设有供气孔，供气孔与环状槽相通；多孔石墨板为环形，与轴承外壳上端面的环状槽的尺寸相配合并相互连接；导磁平台位于永磁电磁混合模块和气体止推轴承的上方，气体止推轴承的主体为环形，包覆在永磁电磁混合模块的外部，气体止推轴承的上表面高于永磁电磁混合模块的上表面。

技术领域

本发明属于航空航天微重力模拟结构设计领域，尤其涉及到具有气-磁混合结构的新型悬吊装置。

背景技术

在当前复杂的国际形势下，航空领域的探索与应用具有重要的战略意义，同时也会对国计民生各方面产生深远的影响。航天器在轨运行时的引力环境与地球表面差异很大，导致空间机构的动力学模型相差较大。对动力学环境预示和控制的不充分，可直接导致航天任务失败。因此，为了验证航天器的各项性能指标，需要在地面进行全面系统的测试与评估。然而机械臂、太阳翼和卫星天线等大型可展机构，普遍尺寸非常庞大，这些可展机构在航天器发射时处于收缩折叠状态，当进入预定轨道时按照指令要求展开为最终形态。这些机构能否顺利展开直接关系到航天任务的成败，因此，必须研制大尺寸下微阻力、低刚度、低扰动的快速装配的微重力模拟技术，在地面提前进行相关技术的模拟实验。

常用的微重力模拟方法中，主要分为气悬浮法和悬吊法两种。但是在微重力模拟过程中存在一些实际问题：大跨度、高水平度平行导轨的安装、调试依赖于手工操作，而且实际试验时需要增设多个独立的悬挂点，即需要安装多层二自由度导轨，导致安装工期增大；多层桁架悬挂点间存在干涉、大跨度导轨形变等现象；系统通用性不强，需要为每种展开机构量身定制悬挂系统，造价较高。

发明内容

为了克服现有技术问题，本发明的目的是提出一种微重力模拟用气-磁混合结构的新型悬吊装置，具有较好的实用性，适合应用于微重力模拟场合的快速装配。技术方案如下：

一种微重力模拟用气-磁混合结构的悬吊装置，包括永磁电磁混合模块，气体止推轴承，底部外壳和导磁平台，其中，

所述永磁电磁混合模块包括永磁体，铁芯和电磁线圈，所述永磁体与铁芯固定连接，切向充磁，NS极交替排列；每个铁芯的上端面均开设有多个用于缠绕电磁线圈的线圈槽；

所述的气体止推轴承包括轴承外壳和多孔石墨板，所述轴承外壳的上端面上设有环状槽，所述轴承外壳的底面沿轴向开设有供气孔，所述供气孔与环状槽相通；所述多孔石墨板为环形，与所述轴承外壳上端面的环状槽的尺寸相配合并相互连接；

导磁平台位于永磁电磁混合模块和气体止推轴承的上方，所述的气体止推轴承的主体为环形，包覆在永磁电磁混合模块的外部，所述气体止推轴承的上表面高于所述永磁电磁混合模块的上表面，使得永磁电磁混合模块的工作气隙厚度大于气体止推轴承的工作气膜厚度；

进一步地，所述气体止推轴承和所述永磁电磁混合模块的上表面均为光滑表面，所述的导磁平台的下端面光滑。

本发明的技术效果如下：

1.微重力模拟用气-磁混合结构的新型悬吊装置中永磁体使用内嵌式结构，使得聚磁能力强，有助于提高气隙磁通密度，进而提高磁吸力。

2.微重力模拟用气-磁混合结构的新型悬吊装置因永磁体不直接承受垂直方向的作用力，减小磁体脱离的风险，有助于提高整个装置的可靠性。

3.微重力模拟用气-磁混合结构的新型悬吊装置可以悬挂在导磁平台随载荷二自由度移动，实现天线、太阳能电池板等大型可展机构的微重力模拟，整个系统安装简单调试方便，有利于缩短微重力模拟的周期。

附图说明

图1：气-磁混合悬吊装置整体装配爆炸图。