[發明專利]基于U形電磁螺線管的微型自主電磁對接裝置及控制方法

有效

• 申請號: 202011326208.4
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112389685B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 張元文;朱昊魁;楊樂平;朱彥偉;黃渙;蔡偉偉;甄明
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: B64G1/64
• 分類號: B64G1/64;B64G1/10
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種基于U形電磁螺線管的微型自主電磁對接裝置，其特征在于，所述微型自主電磁對接裝置包括一個以上的U形電磁螺線管；

所述U形電磁螺線管包括第一端直螺線管、第二端直螺線管、底部直螺線管，所述底部直螺線管的兩端通過兩個鐵芯倒角分別連接所述第一端直螺線管和所述第二端直螺線管，所述U形電磁螺線管的兩個端面位于所述微型自主電磁對接裝置的對接面上；

所述第一端直螺線管和所述第二端直螺線管的線圈厚度和鐵芯半徑是根據預設的微納航天器參數和預設磁力需求上限確定；所述微納航天器參數包括，質量上限、尺寸上限和功率上限；

所述底部直螺線管的長度根據所述預設的微納航天器參數和預設磁場作用距離下限確定；

所述U形電磁螺線管的數量為3個，所述U形電磁螺線管的設置方向相同，所述U形電磁螺線管構成等腰三角形，所述等腰三角形的底邊的2個所述U形電磁螺線管的所述底部直螺線管的中軸位于同一條直線上，所述等腰三角形的底邊長大于所述U形電磁螺線管的寬度的兩倍，所述等腰三角形的高滿足：

其中，h為所述等腰三角形的高，2l₁為所述U形電磁螺線管的寬度，l₂為所述等腰三角形的底邊長。

2.根據權利要求1所述的微型自主電磁對接裝置，其特征在于，所述第一端直螺線管和所述第二端直螺線管的結構相同，所述兩個鐵芯倒角的結構相同。

3.一種基于U形電磁螺線管的微型自主電磁對接控制方法，其特征在于，第一裝置為權利要求1至2任一項所述的基于U形電磁螺線管的微型自主電磁對接裝置，第二裝置為權利要求1至2任一項所述的基于U形電磁螺線管的微型自主電磁對接裝置，所述方法包括：

根據預設的磁極排列方式對所述第一裝置的U形電磁螺線管上電；

反轉所述磁極排列方式的磁極得到反轉磁極排列方式，根據所述反轉磁極排列方式對所述第二裝置的U形電磁螺線管上電，以使所述第一裝置的對接面與所述第二裝置的對接面連接。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述預設的磁極排列方式為：所述第一裝置的所述U形電磁螺線管的所述第一端直螺線管的磁極為N級。

5.根據權利要求3或4所述的方法，其特征在于，反轉所述磁極排列方式的磁極得到反轉磁極排列方式，根據所述反轉磁極排列方式對所述第二裝置的3個所述U形電磁螺線管分別上電的步驟之后，還包括：

獲取所述第一裝置和所述第二裝置之間的對接距離；

當所述對接距離大于第一預設值時，將所述第一裝置和所述第二裝置的電磁磁矩值設置為預設的加速階段電磁磁矩值；

當所述對接距離小于所述第一預設值且大于第二預設值時，將所述第一裝置和所述第二裝置的電磁磁矩值設置為0；

當所述對接距離小于所述第二預設值時，反轉所述第二裝置的磁極，將所述第一裝置和所述第二裝置的電磁磁矩值設置為預設的減速階段電磁磁矩值。

6.一種基于U形電磁螺線管的微型自主電磁對接控制設備，其特征在于，第一裝置為權利要求1至2任一項所述的基于U形電磁螺線管的微型自主電磁對接裝置，第二裝置為權利要求1至2任一項所述的基于U形電磁螺線管的微型自主電磁對接裝置，所述設備包括：

第一裝置上電模塊，用于根據預設的磁極排列方式對所述第一裝置的所述U形電磁螺線管上電；

第二裝置上電模塊，用于反轉所述磁極排列方式的磁極得到反轉磁極排列方式，根據所述反轉磁極排列方式對所述第二裝置的所述U形電磁螺線管上電。

7.根據權利要求6所述的設備，其特征在于還包括分段磁矩控制模塊，用于：

獲取所述第一裝置和所述第二裝置之間的對接距離；

當所述對接距離大于第一預設值時，將所述第一裝置和所述第二裝置的電磁磁矩值設置為預設的加速階段電磁磁矩值；

當所述對接距離小于所述第一預設值且大于第二預設值時，將所述第一裝置和所述第二裝置的電磁磁矩值設置為0；

當所述對接距離小于所述第二預設值時，反轉所述第二裝置的磁極，將所述第一裝置和所述第二裝置的電磁磁矩值設置為預設的減速階段電磁磁矩值。