[發明專利]一種激勵式穿入器

在審

• 申請號: 201610866176.4
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN107040116A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 劉金國;馮靖凱
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: H02K35/02
• 分類號: H02K35/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 白振宇

技術領域

本發明屬于星球探測器領域，具體地說是一種激勵式穿入器。

背景技術

在太空探測任務中，其中一項重要的探測任務是直接探測星球的地質特性，這些特性的了解旨在預測探測車的運動性能、著陸器受力、行星演變及發現新資源，需要科學儀器和其他底層設備與星球的直接接觸。穿入器具有體積小，質量輕，工作效率高等特點，具有非常好的應用前景。

目前，對星球的地質特性獲取主要通過旋轉鉆來進行采樣分析。旋轉鉆安裝于探測車上，鉆取過程中，探測車需要保持靜止，并提供正壓力；鉆取中產生的振動易對探測車產生影響，且功耗大、體積大。撞擊式穿入器對自身材料有要求，需要承受高的峰值沖擊力，且在達到疲勞壽命后出現失效，無法進行工作。激勵式穿入器依靠系統內力以及與外環境間的摩擦力來驅動，采用直線驅動方式，給線圈供電后可持續進行工作，而無需考慮疲勞壽命問題。

發明內容

針對上述穿入器存在的問題，本發明的目的在于提供一種激勵式穿入器。該激勵式穿入器體積小、質量輕、功耗低、工作壽命長，采用自驅動方式，放置目的區域，線圈供電后，即可在內部電磁力作用下穿入星球表面，并將檢測數據無線傳回至探測車。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明包括不動的定子部分和沿穿入器軸向往復運動的動子部分，其中定子部分包括端蓋、末端載荷艙、外殼、鉆頭及線圈繞組，該端蓋、末端載荷艙、外殼及鉆頭依次相連，所述線圈繞組容置于外殼內、兩端分別與末端載荷艙的下端及外殼下端的內部相抵接，所述線圈繞組包括多個墊圈及多個線圈，該墊圈與線圈數量相同、且沿外殼的軸向間隔排列；所述動子部分為磁鋼組，容置于線圈繞組內，該磁鋼組包括擋片、多個磁鋼及多個導磁墊片，相鄰兩磁鋼之間均設有一導磁墊片，位于最上端的磁鋼與所述擋片相連；所述末端載荷艙中分別容置有實驗設備及電源，該實驗設備安裝在端蓋上，所述電源分別為該實驗設備及線圈繞組進行供電。

其中：位于奇數的各所述線圈為第一供電線圈組，同時供有相反方向的電流，位于偶數的各所述線圈為第二供電線圈組，同時供有相反方向的電流；各所述墊圈與各線圈均為圓環形、內外徑均相同，且各墊圈及各線圈的外徑與所述外殼的內孔直徑相同，各墊圈及各線圈的內徑與所述磁鋼組的直徑相同；所述磁鋼與導磁墊片的端面均為圓形，且直徑相同，各所述磁鋼極性相同相對設置；

所述擋片的端面為圓形，直徑與磁鋼、導磁墊片的直徑相同，在該擋片的外圓周面上對稱設有兩個凸部，該凸部為所述擋片的外圓周面沿徑向向外延伸而成；所述末端載荷艙的下端對稱開有兩個凹槽，每個凹槽對應一個凸部，所述擋片插設于末端載荷艙，所述凸部插入凹槽中，在所述磁鋼組沿軸向往復移動過程中，該凸部在凹槽中往復運動；兩所述凸部沿圓周方向均布，兩凸部之間的連線經過所述擋片的中心；所述末端載荷艙的下端為中空的圓柱，該圓柱的內徑與擋片的外徑相同，兩所述凹槽沿圓周方向均布；

所述磁鋼組的軸向長度大于線圈繞組的軸向長度，該磁鋼組的兩端分別由所述線圈繞組的兩端伸出；所述擋片、磁鋼及導磁墊片同軸連接，且所述磁鋼組的軸向中心線與線圈繞組的軸向中心線共線；每個所述導磁墊片的運動行程均位于相鄰兩線圈之間；

所述末端載荷艙為中空圓柱、內設有支撐電源的帶孔平臺，該末端載荷艙的下端直徑小于上端直徑，直徑小的下端外徑與所述外殼的內徑相同、插入外殼的上端并固接，直徑大的上端外徑與所述外殼的外徑相同；所述鉆頭的上端插入外殼的下端內，并與該外殼的下端螺紋連接；

所述端蓋的軸向截面為“T”形，該“T”形橫豎兩邊形成的止口與所述末端載荷艙的上端卡接，所述“T”形的豎邊插入末端載荷艙的上端并固接。

本發明的優點與積極效果為：

1.本發明采用激勵方式，在電磁力作用下穿入星球表面，結構簡單、體積小、質量輕，輸出力大，功耗低。

2.本發明通過調整磁鋼間的導磁墊片的厚度，從而產生強氣隙磁場，當線圈處于其中時，所受磁場力較大，提高了能量的利用率。

3.本發明驅動的實現通過激勵方式，無需設計復雜機構，考慮疲勞壽命，具有較長的壽命。

附圖說明

圖1為本發明的外部結構示意圖；

圖2為本發明的內部結構剖視圖；

圖3為本發明的磁鋼組和線圈繞組的結構示意圖；

圖4為圖3的剖視圖；

圖5為圖2中擋片的結構示意圖；

圖6為圖2中末端載荷艙的結構示意圖；

圖7為圖6的剖視圖；