磁浮力器及采用该磁浮力器的航天器的制作方法

本发明涉及航天器控制系统的执行机构技术领域，具体地，涉及一种磁浮力器及采用该磁浮力器的航天器。

背景技术：

随着社会的发展和科技的进步，航天器的发展越来越快。动静分离式卫星平台打破传统卫星载荷与平台固连设计思路，采用基于磁浮力器的“动静隔离非接触、主从解耦高精度”的全新设计方法，突破固连设计方法存在微振动“难测、难控”技术瓶颈，可从根本上解决载荷指向精度与稳定度难以大幅提升的重大难题。

磁浮力器是动静分离式卫星平台控制系统中重要执行机构，对产品结构、安装精度、磁场泄露均提出较高要求。

现有公开号为cn108945524a的中国专利，公开了一种航天器用磁浮力器，包括外屏蔽、活动设置在外屏蔽内的内屏蔽、固定在内屏蔽两内侧壁中部处的永磁体以及通过线圈支架固定于外屏蔽内部中心位置的线圈，两块永磁体布置在线圈两侧；外屏蔽呈u形结构，内屏蔽呈倒u形结构，两者配合套接，内屏蔽外壁与外屏蔽外壁的间隙不小于5mm，内屏蔽开口端面与外屏蔽内底面的间隙不小于5mm，工作状态下两者之间所有运动方向均设有机械限位；线圈、外屏蔽与航天器平台连接。

发明人认为当航天器提出更大驱动力的磁浮力器需求时，现有技术中的磁浮力器难以承载，且驱动力增加的磁浮力器热耗增加，需要解决线圈工作热量传递问题，存在待改进之处。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种磁浮力器及采用该磁浮力器的航天器。

根据本发明提供的一种磁浮力器,包括磁体装置和线圈装置，所述磁体装置包括永磁体、支撑组件以及屏蔽组件，所述永磁体在磁体装置内部中心的两侧分别安装有一个，所述支撑组件用于两块永磁体和屏蔽组件的承载基础，所述屏蔽组件用于屏蔽永磁体的磁场；所述线圈装置包括线圈和线圈支架，所述线圈安装在线圈支架上，所述线圈支架安装有线圈的一侧伸入磁体装置内，且所述线圈位于两块永磁体之间。

优选地，所述支撑组件包括下支架和两个铝框，两个所述铝框呈相对设置并形成一个中空框体，两个所述铝框的下侧面均呈敞开设置，且所述下支架安装在两个铝框的下侧；且两个所述铝框的内壁上均设置有第一凸耳；所述下支架靠近铝框的侧壁上设置有第二凸耳，所述第一凸耳和第二凸耳配合将两块永磁体固定安装在支撑组件的内部。

优选地，所述屏蔽组件包括外屏蔽、内屏蔽、上端盖以及下端盖，所述外屏蔽和内屏蔽均呈环形，所述内屏蔽嵌设在两个铝框内，且两块所述永磁体位于内屏蔽的内部，所述外屏蔽套设两个铝框和下支架，所述下端盖安装在下支架背离铝框的一侧，所述上端盖安装在两个铝框背离下支架的一侧，且所述外屏蔽、上端盖以及下端盖三者配合形成封闭空间用于屏蔽磁场。

优选地，两个所述铝框内均设置有筋板，所述筋板与下支架配合将内屏蔽嵌设在两个铝框的内部。

优选地，所述线圈支架包括立柱和底板，所述立柱的中部开设有安装槽，所述安装槽的厚度大于线圈的厚度，且所述线圈嵌设在安装槽内。

优选地，所述安装槽内还设置有垫片，且所述垫片位于安装槽的侧壁与线圈之间。

优选地，所述垫片与安装槽的侧壁之间涂有导热硅脂，所述垫片与线圈之间也涂有导热硅脂。

优选地，所述线圈装置还包括导线，所述导线在线圈的两端分别连接有一根，所述立柱和底板上均开设有穿线孔，两根所述导线均自立柱侧面穿入线圈支架并从底板的侧面穿出。

优选地，所述线圈上设置有散热件，所述散热件包括铝片，所述铝片在线圈的两侧分别粘贴有一片。

根据本发明提供的一种航天器，还包括卫星载荷舱和平台舱，所述磁体装置与卫星载荷舱与固定连接，所述线圈装置与平台舱固定连接。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过两块铝框和下支架组成的支撑组件对两个永磁体和屏蔽组件进行支撑，有助于提高磁体装置整体结构的强度，且借助安装在线圈上的散热件，有助于提高线圈的热容和辐射效率，从而有助于增大线圈工作热量的传递效率，进而有助于提高磁浮力器的承载力和使用的稳定性；

2、本发明通过第一凸耳和第二凸耳的配合将永磁体安装在两个铝框内，借助筋板和下支架的配合将内屏蔽压紧在两个铝框内，实现了永磁体和内屏蔽在两个铝框内的安装，有助于提高永磁体和内屏蔽安装的稳定性，且有助于减少整体磁浮力器整体的重量；

3、本发明通过在线圈与垫片的连接处、垫片与安装槽侧壁的连接处涂附导热硅脂，有助于提高线圈的散热效率，进而有助于提高磁浮力器的承载力和使用的安全性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明主要体现磁浮力器整体结构的剖面示意图；

图2为本发明主要体现磁体装置整体结构的爆炸示意图；

图3为本发明主要体现支撑组件整体结构的爆炸示意图；

图4为本发明主要体现线圈装置整体结构的爆炸示意图；

图5为本发明主要体现线圈装置整体结构的剖面示意图。

图中所示：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，根据本发明提供的一种磁浮力器，包括磁体装置16和线圈装置19，磁体装置16包括永磁体8、支撑组件17和屏蔽组件18，永磁体8在磁体装置16内部中心的两侧分别安装有一个，且支撑组件17用于两块永磁体8和屏蔽组件18的承载基础。线圈装置19包括线圈4和线圈支架5，线圈4安装在线圈支架5上，且线圈4位于两块永磁体8之间。线圈4通电时，线圈装置19在两个永磁体8之间的磁场中产生安培力，从而使线圈装置19在两个永磁体8之间运动。

如图1、图2和图3所示，支撑组件17包括两个铝框6和一个下支架7，两个铝框6的内部呈镂空减重设计并具有一定的结构强度。两个铝框6呈相对设置并形成一个中空框体，且两个铝框6的连接处通过螺栓固定连接为一体。下支架7为中部呈镂空设置的铝制架体，并具有一定的结构强度，下支架7位于两个铝框6的下侧，两个铝框6的下侧面均与下支架7的上侧面抵紧，且两个铝框6均通过螺栓与下支架7固定连接。

两个铝框6的内部均一体成型有筋板20，从而提高了铝框6的结构强度。两个铝框6内部的中间位置均一体成型有第一凸耳14，两个第一凸耳14均向下延伸。下支架7靠近两个铝框6的侧壁上一体成型有第二凸耳15，第二凸耳15与第一凸耳14呈相对设置。两块永磁体8分别嵌设在两组呈相对设置的第一凸耳14和第二凸耳15之间，实现了两个永磁体8分别安装在在磁体装置16内部中心的两侧，且两块永磁体8之间形成均匀的磁场。

屏蔽组件18包括外屏蔽1、内屏蔽12、上端盖2以及下端盖3。内屏蔽12呈环形，内屏蔽12嵌设在两个铝框6形成的中空框体的内部，且内屏蔽12的外侧壁与两个铝框6的内壁贴合。内屏蔽12罩设两个永磁体8，且两个铝框6中部的筋板20与下支架7配合压紧内屏蔽12，从而实现内屏蔽12在两个铝框6内的稳定安装。

外屏蔽1呈环形，外屏蔽1为上下贯通的薄壁结构，且外屏蔽1采用线切割特种加工工艺制成，其加工过程变形小，加工成本低。外屏蔽1套设两个铝框6和下支架7，外屏蔽1的内壁与两个铝框6和下支架7的外壁贴合，且外屏蔽1通过螺栓分别与两个铝框6和下支架7固定连接。下端盖3通过螺栓安装在下支架7背离铝框6的一侧，上端盖2通过螺栓固定安装在两个铝框6背离下支架7的侧壁上，且外屏蔽1、上端盖2以及下端盖3三者配合形成封闭空间用于屏蔽磁场泄露。下端盖3的中部开设有两个用于避让线圈装置19的避让口21。

进一步地，磁体装置16还包括安装块9，安装块9通过螺栓安装在上端盖2背离铝框6的侧壁上。

如图1、图4和图5所示，线圈支架5包括立柱22和底板23，立柱22与底板23相互垂直，且立柱22在底板23的中部间隔安装有两根，两根立柱22分别通过两个避让口21伸入磁体装置16内。两个立柱22的中部均开设有安装槽25，两个安装槽25分别自两个立柱22远离底板23的一端向其靠近底板23的一端延伸。线圈4的下侧同时嵌设在两个安装槽25内，两个安装槽25的厚度均大于线圈的厚度。两个安装槽25的上侧均采用螺钉拧紧，拧紧力矩以固定为准，两个螺钉分别穿设对应的立柱22和线圈4，且两个螺钉的端部均采用双螺母锁紧，提高了线圈4安装在线圈支架5上的稳定性。

两个安装槽25内均安装有垫片11，垫片11在任一安装槽25呈相对设置的两个侧壁与线圈4之间均安装有一片，从而用于调整安装槽25的侧壁与线圈4之间的间隙。任一垫片11与安装槽25侧壁之间均涂附有导热硅脂，任一垫片11与线圈4之间也涂附有导热硅脂，从而提高线圈4的导热率。

进一步地，线圈4上安装有散热件，散热件为铝片10，铝片10的表面积大于永磁体8的横截面积，且铝片10在线圈4的两侧分别粘贴有一片，从而增加了线圈4的热容、提高了线圈4的辐射效率，并防止永磁体8直接碰撞线圈4。

立柱22和底板23上均开设有穿线孔24。线圈装置19还包括两根导线13，两根导线13分别连接在线圈4的两端。两根导线13分别从两个立柱22的侧面穿入线圈支架5，且两根导线13均底板23的侧面穿出。穿出线圈支架5的导线13向远离活动区域延伸，以保证安全。

要求导线13在线圈支架5内部的走线采用套管保护，穿线过程中禁止蛮力拖拽线缆。导线13两端预留足够长度。预串线后采用220v测量绝缘性，要求不小于40mw。穿线孔24采用gd414封口保护。

根据本发明提供的一种航天器，还包括卫星载荷舱和平台舱，卫星载荷舱与安装块9通过螺栓固定连接，平台舱与底板23通过螺栓固定连接。航天器在轨工作时，线圈4通电，线圈4在两个永磁体8之间受磁场的安培力作用，从而控制载荷舱的姿态精度调整。

工作原理

在轨工作时，线圈4通电，通电线圈4在两块永磁体8之间形成的磁场中产生安培力，安培力控制线圈装置19与磁体装置16产生相对运动，从而借助安培力控制载荷舱的姿态精度调整，并借助由内屏蔽12、外屏蔽1、上端盖2以及下端盖3组成的屏蔽组件18屏蔽两个永磁体8产生的磁场，提高了载荷舱的姿态精度调整作业的稳定性。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。