【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种应用于微低重力试验的悬吊装置，尤其涉及一种将基于导磁多孔材料的空气轴承作为部分磁路的一种气磁混合悬吊单元。
技术介绍
1、在地球之外的引力环境下，大型空间机构倾向于采用更轻质、强度要求相对较低的材质与构造，以适应微低重力的太空展开条件。这些机构在太空中的运动规律和非线性动力学特性，与地球的标准重力环境相比，呈现出显著差异。为确保航天任务的圆满执行，对大型展开机构实施全面且深入的地面零重力模拟测试显得尤为重要。当前，悬吊法是模拟测试系统中的主流选择，但是悬吊法有着系统的精度较低、动态性能较差、通用性较差，成本昂贵等缺点。
2、为了克服传统的悬吊式模拟装置的缺点，结合气浮法和悬吊法的优点，采用倒悬气磁混合式地面零重力卸载方案，气磁混合悬吊单元将气体零摩擦润滑技术与磁悬浮技术结合，充分利用了气体润滑的超微摩擦特性，极大地减小了系统干扰力矩，提升模拟精度，同时结合磁悬浮技术实现了二维平面内无轨迹约束的自由运动，从而能够全面覆盖多种空间机构在不同展开轨迹下的试验需求，进而构建出通用化的地面试验平台。
3、现有的气磁混合悬吊单元为气磁分离式结构，包括电磁永磁混合单元15，电磁永磁混合单元15通过螺纹连接在底部外壳13的上端面，底部外壳13通过螺纹连接在气体轴承外壳14的下端面，气体轴承外壳14的上端面胶粘多孔石墨板12，电磁永磁混合单元15产生磁吸力吸附在导磁平板11的工作平面，多孔石墨板12产生气浮斥力使轴承悬浮。上述现有的气磁混合悬吊单元的其特点为：电磁永磁混合单元15与气体轴承分离，图6中示出
4、(1)考虑气磁轴承面积大小设计限制，在一定面积限制下，电磁永磁混合单元15与空气轴承工作区域面积互相矛盾，即电磁永磁混合单元15面积增大时，磁吸力增强，但多孔石墨板12工作面积减小，气浮力减小，导致气体止推轴承在空载下无法工作；当电磁永磁混合单元面积减小时，磁吸力减小，导致气磁混合悬吊单元最大悬吊力下降。以上矛盾导致气磁混合悬吊单元承载力极限受到限制，难以承受高负载的工况；
5、(2)电磁永磁混合单元15与空气轴承分离设计导致磁单元的面积有限，无法利用气磁单元的所有面积，磁场密度相对较高，当气磁混合悬吊单元横向移动时，导磁平板切割磁感线产生感应电流，与磁场相互作用的横向阻力较大，即楞次定律效应。而该阻力成为微低重力试验中的干扰力，应予以尽可能的降低。
技术实现思路
1、针对上述现有技术，为了克服当前气磁混合悬吊单元的设计缺陷，增加气磁混合悬吊单元极限承载力与减弱横向阻力，本专利技术提供一种基于导磁多孔介质的微低重力用气磁混合悬吊单元。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种基于导磁多孔介质的微低重力用气磁混合悬吊单元，包括外壳，所述外壳内沿中心轴向设有阶梯孔；所述阶梯孔的底层为中心内凹槽，所述中心内凹槽中嵌装有承载柱；所述阶梯孔的中间台阶面与所述承载柱的外表面之间胶粘有永磁体，所述永磁体的上面胶粘有带有主供气槽的圆板，所述圆板的上面胶粘有内多孔介质，所述内多孔介质、圆板和永磁体的径向外周尺寸一致；所述永磁体与所述外壳之间嵌装有隔磁圆环；所述阶梯孔的上层台阶面上设有副供气槽，所述副供气槽的上面胶粘有外多孔介质，所述隔磁圆环的上表面、内多孔介质的上表面、外多孔介质的上表面及外壳的上表面为同一平面，该平面上覆盖有工作平面板；所述外壳的下端面通过螺栓紧固有连接法兰，所述连接法兰的下端面旋入有吊环；自所述外壳的外部沿外壳径向设有依次贯穿所述副供气槽、隔磁圆环和主供气槽的供气孔。
3、进一步地，本专利技术所述的微低重力用气磁混合悬吊单元，其中：
4、所述内多孔介质、外多孔介质、带有主供气槽的圆板和所述外壳和工作平面板分别作为磁路的一部分，均采用导磁材料制成。构成所述内多孔介质或是外多孔介质的导磁材料是多孔铁、多孔镍和多孔铁镍软磁合金中的一种。
5、构成所述带有主供气槽的圆板或是所述外壳或是所述工作平面板的导磁材料是致密的无孔隙的导磁材料。所述致密的无孔隙的导磁材料是工业纯铁、铁镍软磁合金和硅钢中的一种。
6、该微低重力用气磁混合悬吊单元形成的磁路是：所述永磁体放置于所述主供气槽的后部，所述永磁体产生的磁路依次通过由导磁材料制成的带有主供气槽的圆板、内多孔介质和工作平面板的工作平面后到达外多孔介质及外壳后返回永磁体，从而形成完整回路。
7、所述隔磁圆环与所述承载柱均为非导磁材料，以防止磁路外泄。所述非导磁材料是铝、铜和陶瓷中的一种。
8、所述主供气槽和副供气槽均为多级环形沟槽，所述多级环形沟槽均与供气孔相连通，所述供气孔连接气源，所述气源由空气压缩机产生，通过气管顺次连接储气罐、过滤器和压力表。压缩气体通过所述供气孔送入所述副供气槽与主供气槽，经过所述副供气槽与主供气槽的多级环形沟槽形成的气路流入所述外多孔介质和内多孔介质，所述外多孔介质和内多孔介质的节流效应在所述工作平面板的工作平面的表面上产生气膜，从而减少了表面之间的直接接触，进而降低了横向摩擦力。
9、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
10、(1)本专利技术使用导磁多孔介质，首次将多孔介质作为磁路的一环，将永磁体放在气体轴承背部，不仅便于加工，提高气体轴承表面质量的同时，而且提高了气体轴承的工作面积，进而提高了气磁混合悬吊单元的总承载能力；
11、(2)本专利技术使用导磁多孔介质，整个气体轴承的表面也是磁路的工作表面，在保证磁力总体大小的同时降低了磁场密度，减弱了因楞次定律产生的横向阻力；
12、(3)本专利技术通过内外双多孔介质的设计，使得隔磁圆弧上端面与内多空介质、外多孔介质共同构成气膜平面，进一步增大气磁混合悬吊单元承载力。
13、(4)本专利技术设计了明确的通磁路线，有效防止了磁路外泄。
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1.一种基于导磁多孔介质的微低重力用气磁混合悬吊单元，包括外壳(7)，其特征在于，所述外壳(7)内沿中心轴向设有阶梯孔；
2.根据权利要求1所述的微低重力用气磁混合悬吊单元，其特征在于，所述内多孔介质(2)、外多孔介质(4)、带有主供气槽(31)的圆板(3)和所述外壳(7)和工作平面板(10)分别作为磁路的一部分，均采用导磁材料制成。
3.根据权利要求2所述的微低重力用气磁混合悬吊单元，其特征在于，构成所述内多孔介质(2)或是外多孔介质(4)的导磁材料是多孔铁、多孔镍和多孔铁镍软磁合金中的一种。
4.根据权利要求2所述的微低重力用气磁混合悬吊单元，其特征在于，构成所述带有主供气槽(31)的圆板(3)或是所述外壳(7)或是所述工作平面板(10)的导磁材料是致密的无孔隙的导磁材料。
5.根据权利要求4所述的微低重力用气磁混合悬吊单元，其特征在于，所述致密的无孔隙的导磁材料是工业纯铁、铁镍软磁合金和硅钢中的一种。
6.根据权利要求2所述的微低重力用气磁混合悬吊单元，其特征在于，该微低重力用气磁混合悬吊单元形成的磁路是：所述永磁
7.根据权利要求1所述的微低重力用气磁混合悬吊单元，其特征在于，所述隔磁圆环(1)与所述承载柱(5)均为非导磁材料，以防止磁路外泄。
8.根据权利要求7所述的微低重力用气磁混合悬吊单元，其特征在于，所述非导磁材料是铝、铜和陶瓷中的一种。
9.根据权利要求1所述的微低重力用气磁混合悬吊单元，其特征在于，所述主供气槽(31)和副供气槽(73)均为多级环形沟槽，所述多级环形沟槽均与供气孔(75)相连通，所述供气孔(75)连接气源，所述气源由空气压缩机产生，通过气管顺次连接储气罐、过滤器和压力表。
10.根据权利要求9所述的微低重力用气磁混合悬吊单元，其特征在于，压缩气体通过所述供气孔(75)送入所述副供气槽(73)与主供气槽(31)，经过所述副供气槽(73)与主供气槽(31)的多级环形沟槽形成的气路流入所述外多孔介质(4)和内多孔介质(2)，所述外多孔介质(4)和内多孔介质(2)的节流效应在所述工作平面板(10)的工作平面的表面上产生气膜，从而减少了表面之间的直接接触，进而降低了横向摩擦力。
...【技术特征摘要】
1.一种基于导磁多孔介质的微低重力用气磁混合悬吊单元，包括外壳(7)，其特征在于，所述外壳(7)内沿中心轴向设有阶梯孔；
2.根据权利要求1所述的微低重力用气磁混合悬吊单元，其特征在于，所述内多孔介质(2)、外多孔介质(4)、带有主供气槽(31)的圆板(3)和所述外壳(7)和工作平面板(10)分别作为磁路的一部分，均采用导磁材料制成。
3.根据权利要求2所述的微低重力用气磁混合悬吊单元，其特征在于，构成所述内多孔介质(2)或是外多孔介质(4)的导磁材料是多孔铁、多孔镍和多孔铁镍软磁合金中的一种。
4.根据权利要求2所述的微低重力用气磁混合悬吊单元，其特征在于，构成所述带有主供气槽(31)的圆板(3)或是所述外壳(7)或是所述工作平面板(10)的导磁材料是致密的无孔隙的导磁材料。
5.根据权利要求4所述的微低重力用气磁混合悬吊单元，其特征在于，所述致密的无孔隙的导磁材料是工业纯铁、铁镍软磁合金和硅钢中的一种。
6.根据权利要求2所述的微低重力用气磁混合悬吊单元，其特征在于，该微低重力用气磁混合悬吊单元形成的磁路是：所述永磁体(6)放置于所述主供气槽(31)的后部，所述永磁体(6)产生的磁路依次通过由导磁材料制成的带有主供...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓峰，田博宇，李斌，赵宝山，侯玮杰，李跃华，徐嘉亮，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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