[发明专利]基于U形电磁螺线管的微型自主电磁对接装置及控制方法

权利要求书

1.一种基于U形电磁螺线管的微型自主电磁对接装置，其特征在于，所述微型自主电磁对接装置包括一个以上的U形电磁螺线管；

所述U形电磁螺线管包括第一端直螺线管、第二端直螺线管、底部直螺线管，所述底部直螺线管的两端通过两个铁芯倒角分别连接所述第一端直螺线管和所述第二端直螺线管，所述U形电磁螺线管的两个端面位于所述微型自主电磁对接装置的对接面上；

所述第一端直螺线管和所述第二端直螺线管的线圈厚度和铁芯半径是根据预设的微纳航天器参数和预设磁力需求上限确定；所述微纳航天器参数包括，质量上限、尺寸上限和功率上限；

所述底部直螺线管的长度根据所述预设的微纳航天器参数和预设磁场作用距离下限确定；

所述U形电磁螺线管的数量为3个，所述U形电磁螺线管的设置方向相同，所述U形电磁螺线管构成等腰三角形，所述等腰三角形的底边的2个所述U形电磁螺线管的所述底部直螺线管的中轴位于同一条直线上，所述等腰三角形的底边长大于所述U形电磁螺线管的宽度的两倍，所述等腰三角形的高满足：

其中，h为所述等腰三角形的高，2l₁为所述U形电磁螺线管的宽度，l₂为所述等腰三角形的底边长。

2.根据权利要求1所述的微型自主电磁对接装置，其特征在于，所述第一端直螺线管和所述第二端直螺线管的结构相同，所述两个铁芯倒角的结构相同。

3.一种基于U形电磁螺线管的微型自主电磁对接控制方法，其特征在于，第一装置为权利要求1至2任一项所述的基于U形电磁螺线管的微型自主电磁对接装置，第二装置为权利要求1至2任一项所述的基于U形电磁螺线管的微型自主电磁对接装置，所述方法包括：

根据预设的磁极排列方式对所述第一装置的U形电磁螺线管上电；

反转所述磁极排列方式的磁极得到反转磁极排列方式，根据所述反转磁极排列方式对所述第二装置的U形电磁螺线管上电，以使所述第一装置的对接面与所述第二装置的对接面连接。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设的磁极排列方式为：所述第一装置的所述U形电磁螺线管的所述第一端直螺线管的磁极为N级。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，反转所述磁极排列方式的磁极得到反转磁极排列方式，根据所述反转磁极排列方式对所述第二装置的3个所述U形电磁螺线管分别上电的步骤之后，还包括：

获取所述第一装置和所述第二装置之间的对接距离；

当所述对接距离大于第一预设值时，将所述第一装置和所述第二装置的电磁磁矩值设置为预设的加速阶段电磁磁矩值；

当所述对接距离小于所述第一预设值且大于第二预设值时，将所述第一装置和所述第二装置的电磁磁矩值设置为0；

当所述对接距离小于所述第二预设值时，反转所述第二装置的磁极，将所述第一装置和所述第二装置的电磁磁矩值设置为预设的减速阶段电磁磁矩值。

6.一种基于U形电磁螺线管的微型自主电磁对接控制设备，其特征在于，第一装置为权利要求1至2任一项所述的基于U形电磁螺线管的微型自主电磁对接装置，第二装置为权利要求1至2任一项所述的基于U形电磁螺线管的微型自主电磁对接装置，所述设备包括：

第一装置上电模块，用于根据预设的磁极排列方式对所述第一装置的所述U形电磁螺线管上电；

第二装置上电模块，用于反转所述磁极排列方式的磁极得到反转磁极排列方式，根据所述反转磁极排列方式对所述第二装置的所述U形电磁螺线管上电。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于还包括分段磁矩控制模块，用于：

获取所述第一装置和所述第二装置之间的对接距离；

当所述对接距离大于第一预设值时，将所述第一装置和所述第二装置的电磁磁矩值设置为预设的加速阶段电磁磁矩值；

当所述对接距离小于所述第一预设值且大于第二预设值时，将所述第一装置和所述第二装置的电磁磁矩值设置为0；

当所述对接距离小于所述第二预设值时，反转所述第二装置的磁极，将所述第一装置和所述第二装置的电磁磁矩值设置为预设的减速阶段电磁磁矩值。