一种具有可重复和应急强制解锁功能的锁紧机构.pdf

一种可重复、具有应急强制解锁功能的形位锁紧机构，可作为磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺转子的保护装置。主要由锁紧驱动器、锁柱、支架、微动开关、强制驱动器组成。锁紧驱动器和强制驱动器都由磁铁座、永磁体、电工纯铁环、吸力盘、线圈和活动柱组成。锁柱两端分别为锁紧工作面和传动工作面，通过将活动柱的上下移动转化成锁柱绕转轴的旋转从而实现转子的锁紧或解锁。通过微动开关触点与锁柱的离合判断转子锁紧状态。锁紧驱动器失效时，强制驱动器推动锁紧驱动器活动柱移动实现应急强制解锁。本发明的锁紧装置保护了磁悬浮飞轮或磁悬

1、  一种可重复和具有应急强制解锁功能的锁紧结构，由静止部分和运动部分两部分组成，其特征在于：静止部分包括：锁紧驱动器(1)的锁紧磁铁座(15)、锁紧永磁体(14)、锁紧线圈(16)、支架(3)、紧固螺钉(8)和回复弹簧(18)；强制解锁驱动器(5)的磁铁座(55)、强制解锁永磁体(54)、强制解锁线圈(56)、强制解锁回复弹簧(58)，转轴(7)、微动开关(4)和固定螺钉(6)；运动部分包括：锁紧驱动器(1)的锁紧吸力盘(12)、强制解锁驱动器(5)的强制解锁吸力盘(52)、锁紧驱动器(1)的活动柱(17)、强制解锁驱动器(5)的强制解锁活动柱(55)、锁柱(2)，锁紧永磁体(14)在锁紧磁铁座(15)上，锁紧线圈(16)位于锁紧磁铁座(15)的槽内，并与锁紧磁铁座(15)粘接在一起，锁紧磁铁座(15)通过连接螺钉(8)固定在支架(3)的上侧；锁柱(2)通过转轴(7)安装在支架另一端，锁柱(2)一端为锁紧工作面，另一端为传动工作面；锁紧吸力盘(12)处于锁紧驱动器(1)的外侧并固定在活动柱(17)上；回复弹簧(18)安装在活动柱(17)上并由锁紧吸力盘(12)定位，锁紧吸力盘(12)因受吸力或推力作用上下移动，通过锁住(2)的传动工作面转化成锁住(2)绕转轴(7)的旋转运动；微动开关(4)通过紧固螺钉(6)与支架(3)连接，微动开关(4)的触点处于锁柱(2)的外侧中部，可保证锁柱(2)在振动时与其接触，通过锁柱与微动开关触点的离合判断锁柱的锁紧状态；
强制解锁驱动器(5)与锁紧驱动器(1)呈对称分布地安装在支架(3)的另一侧；强制解锁永磁体(54)粘接在强制解锁磁铁座(55)上，强制解锁线圈(56)位于强制解锁磁铁座(55)的槽内，并与强制解锁磁铁座(55)粘接在一起，强制解锁磁铁座(55)通过连接螺钉(8)与锁紧磁铁座(15)成对称分布的固定在支架(3)的下侧；强制解锁吸力盘(52)处于强制解锁驱动器(5)的外侧并固定在强制解锁活动柱(57)上，强制解锁回复弹簧(58)安装在强制解锁活动柱(57)上并由强制解锁吸力盘(52)定位，强制解锁吸力盘(52)因受吸力或推力作用上下移动。

2、  根据权利要求1所述的一种可重复和应急强制解锁功能的锁紧机构，其特征在于：所述的锁紧吸力盘(12)与锁紧电工纯铁环(13)及锁紧磁铁底座(15)的磁极间形成0.1～3.5mm的间隙，维持锁紧和解锁状态均不需持续通电。

3、  根据权利要求1所述的一种可重复和应急强制解锁功能的锁紧机构，其特征在于：所述的强制锁紧驱动器(5)的强制解锁吸力盘(52)与强制解锁电工纯铁环(53)和强制解锁磁铁底座(55)的磁极间形成0.1～2.5mm的间隙。

4、  根据权利要求1所述的一种可重复和应急强制解锁功能的锁紧机构，其特征在于：所述的锁柱(2)材料为不锈钢材料，锁柱(2)锁紧工作面内镶嵌聚四氟乙烯等非金属材料。

5、  根据权利要求1所述的一种可重复和应急强制解锁功能的锁紧机构，其特征在于：所述锁紧永磁体(14)和强制解锁永磁体(54)均轴向充磁且关于支架对称安装。

6、  根据权利要求1所述的一种可重复和应急强制解锁功能的锁紧机构，其特征在于：所述锁柱(2)与微动开关(4)触点接触时，微动开关输出信号为高电平，转子为锁紧状态；所述锁柱(2)与微动开关(4)触点不接触时，微动开关输出信号为低电平，转子为解锁状态。

一种具有可重复和应急强制解锁功能的锁紧机构
技术领域
本发明涉及一种磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺锁紧装置，是一种可重复使用、可靠性好、功耗小、结构简单、具有防锁死和应急强制解锁功能的磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺锁紧装置，可作为磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺的保护装置。
背景技术
磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺属于长寿命、高精度航天器姿态控制执行机构，由于磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺采用磁轴承技术，定子和转子之间存在间隙，在航天器发射过程中将产生剧烈振动和冲击，如果不采取保护措施，磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺系统将会受到损坏。锁紧装置是磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺的一种保护装置，可以对磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺锁紧装置进行锁紧和解锁，使磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺系统不工作时处于锁紧状态，正常工作时处于解锁状态。磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺在运输、储存及调试中需要对磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺进行锁紧和解锁。另外，航天器在空间进行变轨道工作，有时也需要对磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺进行锁紧和解锁。目前所使用的磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺锁紧装置主要有基于碳纤维复合材料和航空钢丝绳的锁紧装置、气动锁紧装置、步进电机+齿轮传动副+螺母与螺杆传动副锁紧装置。基于碳纤维复合材料和航空钢丝绳的锁紧装置，采用火工品进行解锁，其主要缺点是只能一次性使用，火工品在工作时对结构的冲击大、火药燃烧或爆炸时产生有害气体。气动锁紧装置虽然可重复使用，但结构较复杂，并且需要气源，质量和体积较大，可靠性较差。步进电机+齿轮传动副+螺母与螺杆传动副锁紧装置也可实现重复使用，但由多个部件组成，结构复杂且质量较大，存在多种活动部件，因此可靠性也较差。中国专利，专利号ZL200810119968.0《一种可重复锁紧装置》所公开的技术是采用电磁锁紧装置，解锁时采用弹簧辅助解锁，实现了可重复锁紧和解锁。该电磁锁紧装置的缺陷是：当锁紧面与被锁紧转子间的锁紧力或者因为结构变形等产生的压应力大于解锁弹簧的回复力时，解锁困难。为了能顺利解锁，锁紧时必须使锁紧面与被锁紧转子间的锁紧力或者因为结构变形等产生的压应力小于解锁弹簧的回复力，故锁紧不是很可靠。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种具有可重复和应急强制解锁功能的锁紧机构，具有防锁死和应急强制解锁功能，可重复使用、性能可靠。
本发明的技术解决方案为：一种可重复使用、具有防锁死和应急强制解锁功能的锁紧结构，由静止部分和运动部分两部分组成，其特征在于：静止部分包括：锁紧驱动器的磁铁座、锁紧永磁体、锁紧线圈、支架、紧固螺钉、锁紧回复弹簧和连接螺钉；强制驱动器的磁铁座、强制解锁永磁体、强制解锁线圈、支架、紧固螺钉、强制解锁回复弹簧和连接螺钉以及微动开关；运动部分包括：锁紧吸力盘、强制解锁吸力盘、锁紧活动柱、锁柱。锁柱通过转轴与支架相连接，锁紧永磁体用环氧树脂胶粘接在磁铁座上，锁紧线圈位于磁铁座的槽内，并用环氧树脂胶与磁铁座粘接在一起，磁铁座通过连接螺钉固定在支架的一端，锁柱通过转轴安装在支架另一端，锁柱一端为锁紧工作面，另一端为传动工作面。锁紧吸力盘位于锁紧驱动器外侧并固定在锁紧活动柱上，锁紧回复弹簧套装在锁紧活动柱上并由锁紧吸力盘定位，缩紧吸力盘因受吸力或推力作用上下移动，通过锁住的传动工作面使锁柱绕转轴旋转。微动开关通过紧固螺钉与支架连接，微动开关的触点处于锁柱外侧的中部，通过锁柱与微动开关触点的离合判断锁柱的锁紧状态。微动开关输出的电信号与外加控制器的输入端相连，该控制器的输出端与锁紧线圈相连，形成电控制的闭环回路；
强制驱动器与锁紧驱动器呈对称分布地安装在支架的另一侧，由强制解锁磁铁座、强制解锁永磁体、强制解锁电工纯铁环、强制解锁吸力盘、强制解锁线圈和强制解锁活动柱组成，并通过强制解锁磁铁座由连接螺钉固定在支架上。
所述的锁紧吸力盘与锁紧电工纯铁环及锁紧磁铁底座的磁极间形成0.1～3.5mm的间隙，维持锁紧和解锁状态均不需持续通电。
所述的强制锁紧驱动器的强制解锁吸力盘与强制解锁电工纯铁环和强制解锁磁铁底座的磁极间形成0.1～2.5mm的间隙。
所述的锁柱材料为不锈钢材料，为了避免锁柱锁紧工作面与磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺转子接触面见出现金属咬合，锁柱锁紧工作面内镶嵌聚四氟乙烯等非金属材料。
所述锁紧永磁体和强制解锁永磁体均轴向充磁且关于支架对称安装。
所述锁柱与微动开关触点接触时，微动开关输出信号为高电平，转子为锁紧状态；所述锁柱与微动开关触点不接触时，微动开关输出信号为低电平，转子为解锁状态。
上述方案的原理是：当需要对磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺进行锁紧时，锁紧驱动器1中的锁紧线圈16通电，使电流产生的磁场方向与锁紧永磁体产生的磁场方向相同，分别如图4(a)中的实线和虚线所示，虚线为永磁磁路，实线为电磁磁路，此时产生的磁吸引力使锁紧吸力盘12克服锁紧回复弹簧18和机构摩擦力后推动锁紧活动柱17产生z轴负方向的运动，当锁紧活动柱17传动工作面碰到锁柱2的传动工作面时，锁紧活动柱17竖直方向运动推动着锁柱2绕转轴7旋转使锁柱2锁紧工作面与磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺转子接触，直到消除转子的径向磁间隙和轴向磁间隙后不能运动时为止，此时锁柱2与微动开关4触点接触，微动开关4输出电压大于3V的高电平信号，由此判断锁柱2处于锁紧状态。
锁紧过程中锁紧线圈16通电时间小于5s。由于所设计的锁柱2锁紧工作面与竖直平面间夹角α和锁紧活动柱17的锁紧工作面与竖直平面间夹角β相等。众所周知，若设锁柱2与锁紧活动柱17的摩擦系数为μ，则锁柱2与锁紧活动柱17间的等效自锁角为arctanμ。当夹角α或夹角β不大于锁柱2与锁紧活动柱17的摩擦角时，满足了机构的自锁条件，因此利用机构的自锁特性和锁紧永磁体提供的磁力保持锁紧状态。当需要对磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺进行解锁时，锁紧线圈16通与锁紧相反方向的电流，使电流产生的磁场与锁紧永磁体产生的磁场大小相等，方向相反，如图5(a)所示，此时，锁紧吸力盘12不再受电磁力作用，锁紧活动柱15在锁紧回复弹簧18的弹力作用下沿竖直方向产生与锁紧时相反方向的运动。当锁紧活动柱15解锁工作面碰到锁柱2的解锁工作面时，推动锁柱2绕转轴7旋转从而使锁柱2锁紧工作面与磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺转子脱离，直到锁柱2绕转轴7不能旋转时为止，此时锁柱2与微动开关4触点脱离，微动开关4输出电压小于1.7V的低电平信号，由此判断锁柱2处于解锁状态。锁紧过程锁紧线圈通电时间小于5s。
在锁紧状态下，当锁紧驱动器1失效时，如图6所示，向强制解锁驱动器5的强制解锁线圈56通电并使电流产生的磁场方向与强制解锁永磁体54磁场方向相同，此时电磁吸引力使强制解锁吸力盘52克服强制解锁弹簧58和机构的摩擦力后推动强制解锁活动柱55产生z轴正方向的运动。当强制解锁活动柱55接近锁紧活动柱15时，以大于锁紧驱动器1锁紧状态保持力的作用力冲击锁紧活动柱15，从而使锁紧活动柱15在锁紧回复弹簧18的弹力作用下产生沿Z方向并与锁紧时运动方向相反的运动。当锁紧活动柱15解锁工作面碰到锁柱2的解锁工作面时，推动锁柱2绕转轴7旋转从而使锁柱2的锁紧工作面与磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺转子脱离，直到锁柱2绕转轴7不能旋转时为止，此时锁柱2与微动开关4触点脱离，微动开关4输出电压小于1.7V的低电平信号，由此判断锁柱2的处于解锁状态。强制解锁过程强制解锁线圈56通电时间小于5s，强制解锁电流大于锁紧驱动器锁紧时的电流。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明由于采用电磁铁和机构的自锁，与一次性锁紧装置相比实现了磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺的可重复锁紧功能，可反复使用。与现有的可重复锁紧装置相比，本发明所述的可重复锁紧装置结构简单，活动部件少，锁紧和解锁状态通过微动开关进行监测，而且解锁时，锁紧活动柱受到的作用力小，避免了解锁困难问题，因而可靠性高，控制更加容易。又由于在电磁铁中采用永磁体，因而显著减小了锁紧装置的质量、体积和功耗。
附图说明
图1为本发明的可重复锁紧装置结构示意图；
图2为本发明的可重复锁紧装置锁紧驱动器的截面示意图；
图3为本发明的可重复锁紧装置的强制解锁驱动器的截面示意图；
图4a为本发明的可重复锁紧装置的锁紧过程的截面示意图；
图4b为本发明的可重复锁紧装置在锁紧状态的截面示意图；
图4c为本发明的可重复锁紧装置锁紧状态时受轴向力作用的截面示意图；
图4d为本发明的可重复锁紧装置锁紧状态时受径向力作用的截面示意图；
图5a为本发明的可重复锁紧装置在解锁过程中的截面示意图；
图5b为本发明的可重复锁紧装置在解锁过程中受力示意图；
图5c为本发明的可重复锁紧装置在解锁状态的截面示意图；
图6为本发明的可重复锁紧装置强制解锁过程的截面示意图；
图7a为本发明的锁柱结构示意图；
图7b为本发明的锁柱传动工作面示意图；
图8为本发明的活动柱结构示意图；
图9为本发明的可重复锁紧机构在磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺中位置示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明由锁紧驱动器1、锁柱2、支架3、微动开关4、强制解锁驱动器5组成，强制解锁驱动器5与锁紧驱动器1呈对称分布地安装在支架3的一侧，锁柱2通过转轴7安装在支架3另一侧，锁柱2一端为锁紧工作面，另一端为传动工作面；微动开关4通过紧固螺钉6与支架3连接，微动开关4的触点处于锁柱2的外侧中部，可保证锁柱2在锁紧状态时与其接触，通过锁柱与微动开关触点的离合判断锁柱的锁紧状态。
如图2所示，锁紧驱动器1由锁紧磁铁座15、不锈钢防锈套19、锁紧永磁体14、锁紧电工纯铁环13、锁紧吸力盘12、锁紧线圈16、锁紧活动柱17、锁紧吸力盘12、锁紧回复弹簧18和固定螺母11以及不锈钢防锈套19组成。不锈钢防锈套19由过盈装配固定在锁紧磁铁座15的内孔内，锁紧永磁体14的一面粘接在锁紧磁铁座15的环形槽外壁的环形端面上，锁紧电工纯铁环13则粘接在锁紧永磁体14的另一面上，锁紧线圈16固定在锁紧磁铁座15的环形槽内。锁紧吸力盘12通过固定螺母11安装在锁紧活动柱17上。锁紧回复弹簧18则安装在由锁紧磁铁座15和锁紧活动柱17所形成的环形槽内。锁紧吸力盘12和锁紧电工纯铁环13以及锁紧磁铁座15的环形槽内壁端面所形成的间隙为锁紧驱动器1的工作间隙。不锈钢防锈套19与锁紧活动柱17间配0.1mm间隙以便锁紧活动柱17在不锈钢防锈套19孔内能沿Z向往复运动，使锁紧驱动器1锁紧时工作间隙为0.1mm，解锁时为3.5mm。
不锈钢防锈套19过盈装配在锁紧磁铁座15上，不锈钢防锈套19与锁紧活动柱17间配0.1mm间隙以便锁紧活动柱17能沿Z向往复运动。锁紧吸力盘12和锁紧电工纯铁环13以及锁紧磁铁底座15的磁间隙为0.1～3.5mm，锁紧活动柱17和锁紧吸力盘12在锁紧磁铁座15中心孔内只能实现水平Z轴方向运动，如图2中的Z轴方向所示。
如图3所示，强制解锁驱动器5由强制解锁磁铁座55、强制解锁永磁体54、强制解锁电工纯铁环53、强制解锁吸力盘52、强制解锁线圈56、强制解锁活动柱57和强制解锁回复弹簧58以及强制解锁不锈钢防锈套59组成。
强制解锁不锈钢防锈套59通过过盈装配固定在强制解锁磁铁座55的内孔内，强制解锁永磁体54的一面粘接在强制解锁磁铁座55的环形槽外壁的环形端面上，强制解锁电工纯铁环53则粘接在强制解锁永磁体54的另一面上，强制解锁线圈56固定在强制解锁磁铁座55的环形槽内。强制解锁吸力盘52通过强制解锁固定螺母51安装在强制解锁活动柱57上。强制解锁回复弹簧58则安装在由强制解锁磁铁座55和强制解锁活动柱57所形成的环形槽内。强制解锁吸力盘52和强制解锁电工纯铁环53以及强制解锁磁铁座55的环形槽内壁端面所形成的间隙为强制解锁驱动器5的工作间隙。强制解锁不锈钢防锈套59与强制解锁活动柱57间配0.1mm间隙以便强制解锁活动柱57能沿Z向往复运动使强制解锁驱动器5强制解锁时工作间隙为0.1mm，没有强制解锁时为2.5mm。
图4(a)为本发明的可重复锁紧装置的锁紧过程的截面示意图。需要锁紧时，给锁紧线圈16通电流，使电流产生的磁场方向与锁紧永磁体14产生的磁场方向相同，如图4(a)中的实线和虚线所示。锁紧吸力盘12在磁力作用下克服锁紧回复弹簧18的弹簧弹力和摩擦力，推动锁紧活动柱17竖直运动，当锁紧活动柱17的传动工作面碰到锁柱2的传动工作面时，推动锁柱2绕转轴7旋转从而使锁柱2锁紧工作面与磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺转子接触，直到消除转子的径向磁间隙和轴向磁间隙后不能运动时为止，锁紧过程电磁铁通电时间小于5s。然后断电，利用锁柱2的锁紧传动面与活动柱的锁紧传动面间的自锁特性和锁紧永磁体14产生的磁力保持锁紧状态。
图4(b)为本发明的可重复锁紧装置在锁紧状态的截面示意图。在锁紧状态，锁紧活动柱17的传动工作面与锁柱2的传动工作面接触，锁紧吸力盘12因锁紧永磁体14的磁力F3作用而一直保持着接近锁紧电工纯铁环13的趋势，从而消除了锁柱2与磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺转子间可能出现的间隙，实现了保持锁紧状态功能。
图4(c)为本发明的可重复锁紧装置锁紧状态时受轴向力作用的截面示意图。如图所示，在锁紧状态下，锁紧吸力盘12与锁紧永磁体14之间一直保持着磁力F3。当锁柱2锁紧工作面受到的力F1为轴向力时，转轴7将通过支架3对锁柱2产生大小相等、方向相反的反作用力F2，锁紧活动柱17受到的作用力很小。当锁柱2锁紧工作面所受到力消失时则作用在支架上的力消失，锁紧活动柱不受力。
图4(d)为本发明的可重复锁紧装置锁紧状态时受径向力作用的截面示意图。如图所示，在锁紧状态下，锁紧吸力盘12与锁紧永磁体14之间一直保持着磁力F3。当锁柱2锁紧工作面受到的力F1垂直于锁柱轴向时，支架3对锁紧活动柱17产生作用力F2。且F2则以转轴7为支点与F1实现力矩平衡。当作用在锁柱2锁紧工作面的作用力F1消失时，作用在锁紧活动柱17上的作用力F2也消失。为了防止锁柱2锁紧工作面与飞轮锁紧面出现金属咬合，锁柱2材料为不锈钢，锁柱锁紧工作面材料为非金属材料聚四氟乙烯。
图5(a)为本发明的可重复锁紧装置在解锁过程中的截面示意图，锁紧和解锁的电磁部分由永磁磁路和电磁磁路两部分组成，永磁磁通与电磁磁通方向相反，在锁紧回复弹簧18的推力作用下，锁紧活动柱17沿着与支架3的接触面向下运动，从而使锁紧活动住17与锁柱2接触，实现了锁紧活动柱17与锁住2进行力的传递。图5(b)为本发明的可重复锁紧装置在解锁过程中受力示意图。当需要对磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺进行解锁时，锁紧线圈16通与锁紧相反方向的电流，使电流产生的磁场与锁紧永磁体14的磁场大小相等，方向相反。此时，锁紧吸力盘不再受电磁力作用，锁紧活动柱17在锁紧回复弹簧18的弹力F4作用下沿竖直方向产生与锁紧时相反方向的运动。当锁紧活动柱17的解锁工作面碰到锁柱2的解锁工作面时，作用力f推动锁柱2绕转轴7旋转产生力矩M从而使锁柱2锁紧工作面与磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺转子脱离，直到锁柱绕转轴不能旋转时为止，实现了解锁。
图5(c)为本发明的可重复锁紧装置在解锁状态的截面示意图，锁紧吸力盘12由回复弹簧18的弹力作用使锁紧吸力盘12远离锁紧电工纯铁环13，锁紧活动柱17的解锁工作面与锁柱2的解锁工作面接触，并将锁柱传动端限位在锁紧活动柱17的形位槽内，实现解锁功能并保持解锁状态。
锁紧和解锁状态可通过微动开关4进行检测，当锁柱2与微动开关4的触点接触，图5(c)中圆内部分，且微动开关4输出为高电平时则锁紧装置处于锁紧状态。如锁柱2与微动开关4的触点未接触或触点已接触但微动开关4输出为高电平时则锁紧装置处于解锁状态。
在锁紧驱动器1发生故障失效时，如图6所示，强制解锁驱动器5驱动强制解锁活动柱57运动并以大于锁紧状态保持力的作用力F5强制推动锁紧活动柱17移动实现应急强制解锁。
图7(a)-图7(b)为本发明的锁柱2的结构示意图，其功能是实现对飞轮转子的锁紧，材料为1Cr18Ni9Ti，40Cr，2Cr13等不锈钢金属材料，传动工作面夹角α根据锁柱2和锁紧活动柱17以及锁柱2和支架3之间的摩擦角来选择，应不大于锁柱2和锁紧活动柱17以及锁柱2和支架3之间的摩擦角之和，即小于23°。
图8为本发明的锁紧活动柱17的结构示意图，其功能是将锁紧活动柱17的z轴方向运动通过传动工作面或解锁工作面的作用转化为锁柱2的转动并将锁柱2锁紧面受到的作用力传递到支架3上，夹角β与夹角α相等。
上述本发明所用的锁紧磁铁座15、强制解锁磁铁座25、锁紧吸力盘12、强制解锁吸力盘52均应用导磁性能良好的电工纯铁；锁紧永磁体14、强制解锁永磁体54的材料为磁性能良好的稀土永磁体或铁氧体永磁体且为轴向充磁；锁紧线圈16、强制解锁线圈56用导电良好的电磁线绕制后浸漆烘干而成；锁柱2和锁紧活动柱17、强制解锁活动柱57为不锈钢金属材料。
在具体应用时，本发明所述的可重复锁紧装置需要3个或4个并联均布在磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺转子的圆周方向实现对磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺的锁紧和解锁功能。图9为本发明的可重复锁紧机构在磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺中位置示意图，3个或4个可重复锁紧机构101固定在底座102上，均布在飞轮转子103的圆周方向对磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺进行锁紧或解锁，实现对磁悬浮飞轮或磁悬浮控制力矩陀螺系统的保护功能。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。