[发明专利]一种基于电磁式球锁结构的空间对接机构

权利要求书

1.一种基于电磁式球锁结构的空间对接机构，其特征在于：包括主动端(1)与被动端(2)，主动端(1)与被动端(2)能够对应锁紧；主动端(1)包括服务卫星(3)、主动端底座(4)、导向锥杆(5)及主动端中心线圈电磁铁(6)，主动端中心线圈电磁铁(6)嵌在主动端底座(4)中心位置，导向锥杆(5)以主动端底座(4)中心为轴轴向均匀分布，导向锥杆(5)包括锥杆(7)，锥杆(7)头部安装有推杆(9)，锥杆(7)内部放置连接推杆(9)的推杆弹簧(8)，被动端(2)包括目标卫星(10)、被动端底座(11)、导向锥孔(12)、被动端中心线圈电磁铁(14)、球锁式锁紧器(13)及解耦线圈电磁铁(15)，被动端中心线圈电磁铁(14)嵌在被动端底座(11)中心位置，球锁式锁紧器(13)置于导向锥孔(12)内，解耦线圈电磁铁(15)安装在球锁式锁紧器(13)尾部，球锁式锁紧器(13)包裹在锁紧器外壳(16)内，球锁式锁紧器(13)的轴心头部装有卡块(18)，卡块(18)头部圆周上设置钢珠(17)，卡块(18)尾部连接有卡块弹簧(22)，且卡块(18)与卡块弹簧(22)外套有导套(21)，导套(21)外套有压板(19)与压板弹簧(20)，球锁式锁紧器(13)尾部装有约束环(23)，约束环(23)固定球锁式锁紧器(13)内部弹簧，通过主动端中心线圈电磁铁(6)与被动端中心线圈电磁铁(14)控制主动端(1)与被动端(2)之间的作用力，解锁时通过激活解耦线圈电磁铁(15)达到解锁的目的。

2.根据权利要求1所述的基于电磁式球锁结构的空间对接机构，其特征在于：所述锥杆(7)外侧具有两个环形凹槽，为球锁式锁紧器(13)提供两个锁紧位置；锥杆(7)头部呈锥状，与锁紧器外壳(16)、被动端底座(11)的导向锥孔(12)配合，实现导向与校准作用；锥杆(7)头部孔的直径与推杆(9)头部小径相配合，使推杆(9)在孔内轴向移动且孔的直径小于推杆(9)尾部大径，保证推杆(9)不会脱离锥杆(7)；推杆弹簧(8)在不工作时存在预紧力。

3.根据权利要求2所述的基于电磁式球锁结构的空间对接机构，其特征在于：所述环形凹槽截面呈上宽下窄的梯形，靠近锥杆(7)头部一端的边与锥杆(7)径向夹角比靠近尾部一侧与锥杆(7)径向夹角小，便于钢珠(17)向锥杆(7)尾部移动，使钢珠难以脱离，使锁紧机构调整锁紧位置但不会使锁紧失效。

4.根据权利要求1所述的基于电磁式球锁结构的空间对接机构，其特征在于：所述卡块(18)呈杯状，内径与锥杆(7)外径相配合，保证锁紧与解锁过程中锥杆(7)与球锁式锁紧器(13)的同轴度，且卡块(18)外径小于锁紧器外壳(16)接口端孔的直径，保证卡块(18)不会脱离锁紧器外壳(16)，卡块(18)外径与导套(21)内径相配合，能够在导套(21)内轴向移动，且卡块弹簧(22)在不工作时存在预紧力，保证卡块(18)不会在非工作时出现钢珠掉落的情况。

5.根据权利要求1所述的基于电磁式球锁结构的空间对接机构，其特征在于：所述压板(19)成环状，压板(19)外径与锁紧器外壳(16)内径相配合，压板(19)内径与导套(21)外径相配合，保证压板(19)在球锁式锁紧器(13)内轴向移动，且压板弹簧(20)在锁紧状态下存在预紧力，保证球锁式锁紧器(13)充分锁紧；压板(19)靠头部外周向均布三个钢珠(17)，锁紧器外壳(16)接口端内部与钢珠(17)相接触成锥形，轴向另一侧与压板(19)相接触，压板弹簧(20)为钢珠(17)提供推力。

6.根据权利要求1所述的基于电磁式球锁结构的空间对接机构，其特征在于：所述锁紧器外壳(16)孔口呈锥状，与锥杆(7)的锥形头部相配合，实现导向与校准作用。

7.根据权利要求1所述的基于电磁式球锁结构的空间对接机构，其特征在于：所述解耦线圈电磁铁(15)控制锁紧力大小，球锁式锁紧器外壳(16)、卡块(18)、卡块弹簧(22)、约束环(23)、导套(21)、压板(19)均为非磁性材料，不受电磁力影响；钢珠(17)、压板弹簧(20)均为磁性材料，当解耦线圈电磁铁(15)通电时，钢珠(17)、压板弹簧(20)受电磁力影响时，压板弹簧(20)压缩，钢珠(17)受磁力吸引而上升，从而实现球锁式锁紧器(13)解锁。