一種混合磁路力矩器及利用該力矩器構(gòu)成的撓性陀螺儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混合磁路力矩器及利用該力矩器構(gòu)成的撓性陀螺儀。本發(fā)明的混合磁路力矩器采用三排磁鋼混合磁路力矩器，三排永久磁鋼環(huán)組成力矩器動圈部分，與飛輪轉(zhuǎn)子固接高速旋轉(zhuǎn)，力矩器定圈與傳感器組合在一起，固定在陀螺殼體，提高了工作氣隙磁場的磁密Bδ，提高了陀螺儀力矩系數(shù)，使陀螺儀最大跟蹤角速率達(dá)到600°/s以上。采用混合磁路力矩器的撓性陀螺儀通過合理設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)速，降低了陀螺儀角動量H，陀螺電機(jī)選用低摩擦力矩軸承C2206094JK，降低摩擦力矩，減小定、轉(zhuǎn)子間工作間隙，合理選擇工作點(diǎn)，盡力增大驅(qū)動電機(jī)的啟動力矩，使陀螺儀同步時間小于5s，當(dāng)采用高壓啟動低壓運(yùn)行時陀螺儀同步時間減小為2s，實(shí)現(xiàn)工作快速性要求。
【專利說明】一種混合磁路力矩器及利用該力矩器構(gòu)成的撓性陀螺儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混合磁路力矩器及利用該力矩器構(gòu)成的撓性陀螺儀，尤其涉及一種三排磁鋼混合磁路混合磁路力矩器及利用該力矩器組成的小型化大動態(tài)撓性陀螺儀，屬于機(jī)電一體化【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]撓性動調(diào)陀螺儀是兩自由度陀螺儀，其轉(zhuǎn)子經(jīng)撓性支承與電機(jī)驅(qū)動軸連接，并在電機(jī)的驅(qū)動下，相對殼體作高速轉(zhuǎn)動。當(dāng)動調(diào)陀螺儀在調(diào)諧轉(zhuǎn)速下工作時，撓性接頭的彈性恢復(fù)力矩可以完全被平衡環(huán)振蕩運(yùn)動產(chǎn)生的動力反彈性力矩所抵消，這時陀螺儀轉(zhuǎn)子將穩(wěn)定在慣性空間，成為不受約束的自由轉(zhuǎn)子。在捷聯(lián)慣測組合系統(tǒng)應(yīng)用時，陀螺儀與伺服回路組成閉合系統(tǒng)，陀螺儀將來自傳感器的信號經(jīng)放大回路產(chǎn)生電流流入力矩器線圈，通電線圈在轉(zhuǎn)子磁場中產(chǎn)生電磁力，并產(chǎn)生電磁力矩，根據(jù)作用與反作用的原理，電磁力矩將作用到陀螺轉(zhuǎn)子上，使陀螺實(shí)現(xiàn)預(yù)期進(jìn)動。在力矩器產(chǎn)生的力矩驅(qū)動下，陀螺轉(zhuǎn)子跟蹤儀表殼體運(yùn)動，分別測量沿陀螺儀兩輸出軸的加矩電流(或經(jīng)I/F變換為脈沖頻率)值，則可分別測得儀表殼體繞相應(yīng)輸入軸相對慣性空間的運(yùn)動角速度，經(jīng)捷聯(lián)解算即可得到運(yùn)載體的角速度。
[0003]通常力矩器在撓性陀螺儀中有以下作用:①對陀螺加矩，使陀螺按要求進(jìn)動施加陀螺所需要的修正及補(bǔ)償力矩，抵消有害力矩，實(shí)現(xiàn)對陀螺常值漂移的補(bǔ)償；③在捷聯(lián)系統(tǒng)中的動調(diào)陀螺，力矩器應(yīng)產(chǎn)生足夠大的力矩，使陀螺轉(zhuǎn)子與殼體在工作過程中，始終保持相互位置不變，即使陀螺儀傳感器的輸出處于零位通過測量輸入到力矩器中的電流，可以精確計(jì)算陀螺儀的各種誤差及漂移。從以上幾點(diǎn)作用可以清楚看出，力矩器在撓性陀螺儀中是十分重要的，尤其是捷聯(lián)用陀螺儀更為突出。
[0004]撓性陀螺儀對力矩器的要求:①為實(shí)現(xiàn)陀螺儀最大測量范圍，力矩系數(shù)kM應(yīng)盡可能大；②力矩系數(shù)kM的高穩(wěn)定性，隨時間、溫度和其它環(huán)境條件的變化盡可能小力矩系數(shù)kM的高對稱性，正反力矩系數(shù)盡可能一致；④力矩系數(shù)kM的高線性度。如圖1所示，現(xiàn)有力矩器采用兩組徑向充磁磁鋼環(huán)，飛輪組件由飛輪2、第一磁鋼環(huán)組件3、隔磁環(huán)4、第二磁鋼環(huán)組件5、導(dǎo)磁環(huán)6組成，兩個磁環(huán)磁場極性相反，與導(dǎo)磁環(huán)5可以形成磁路，但該結(jié)構(gòu)使得撓性陀螺儀力矩系數(shù)kM較小，動態(tài)測量范圍約±200° /s，大動態(tài)時線性度精度低于I X 10_3，大動態(tài)與高精度難以兼顧；陀螺儀電機(jī)啟動時間1s以上，陀螺儀穩(wěn)定時間需lh，難以滿足運(yùn)動載體快速使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種混合磁路力矩器及利用該力矩器構(gòu)成的撓性陀螺儀，本發(fā)明采用混合磁路力矩器，提高工作氣隙磁場的磁密Bs，提高陀螺儀力矩系數(shù)，使利用該混合磁路力矩器構(gòu)成的撓性陀螺儀最大跟蹤角速率達(dá)到600° /s以上；撓性陀螺儀同步時間小于5s，當(dāng)采用高壓啟動低壓運(yùn)行時陀螺儀同步時間減小為2s，實(shí)現(xiàn)工作快速性要求。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案為:一種混合磁路力矩器，包括第一磁鋼環(huán)組件、隔磁環(huán)、第二磁鋼環(huán)組件、第三磁鋼環(huán)組件、第一熱磁補(bǔ)償片、第二熱磁補(bǔ)償片、加強(qiáng)套、力矩器骨架和力矩器線圈，隔磁環(huán)和第二磁鋼環(huán)組件設(shè)置在第一磁鋼環(huán)組件和第三磁鋼環(huán)組件之間，在第一磁鋼環(huán)組件和第三磁鋼環(huán)組件外部分別安裝第一熱磁補(bǔ)償片和第二熱磁補(bǔ)償片，在第一磁鋼環(huán)組件、第二磁鋼環(huán)組件、第三磁鋼環(huán)組件)、第一熱磁補(bǔ)償片和第二熱磁補(bǔ)償片組成的結(jié)構(gòu)上安裝加強(qiáng)套，第一磁鋼環(huán)組件、隔磁環(huán)、第二磁鋼環(huán)組件、第三磁鋼環(huán)組件、第一熱磁補(bǔ)償片和第二熱磁補(bǔ)償片通過高強(qiáng)度膠粘接在飛輪上構(gòu)成力矩器混合閉環(huán)磁路，力矩器線圈通過膠粘在力矩器骨架上構(gòu)成力矩器定圈部分；其中第一磁鋼環(huán)組件由12塊扇形磁鋼拼裝形成第一組磁環(huán)并徑向充磁，第二磁鋼環(huán)組件由6塊扇形磁鋼拼裝形成第二組磁環(huán)并軸向充磁，第三磁鋼環(huán)組件由12塊扇形磁鋼拼裝形成第三組磁環(huán)并徑向充磁，第一磁鋼環(huán)組件與第三磁鋼環(huán)組件兩個磁環(huán)的磁場極性相反，三組磁鋼環(huán)組件組成混合磁路。
[0007]第一磁鋼環(huán)組件、第二磁鋼環(huán)組件和第三磁鋼環(huán)組件均采用高磁能積釤鈷磁鋼GYR0S30材料，磁能積水平最高為29?30MG0e。
[0008]第一熱磁補(bǔ)償片和第二熱磁補(bǔ)償片采用磁溫度補(bǔ)償合金1J32材料。
[0009]力矩器線圈采用耐高溫自粘漆包線，耐溫等級超過250°C，力矩器骨架采用氮化鋁陶瓷材料。
[0010]一種利用權(quán)利要求1所述混合磁路力矩器組成的撓性陀螺儀，包括飛輪、內(nèi)撓性支承、外撓性支承、調(diào)諧桿、導(dǎo)磁環(huán)、磁芯、傳感器線圈、傳感器基座、底座、擋板、端環(huán)、電機(jī)定子、磁鋼片、電機(jī)轉(zhuǎn)子襯套、調(diào)整螺釘和所述的混合磁路力矩器，混合磁路力矩器中的混合閉環(huán)磁路、導(dǎo)磁環(huán)順序粘接在飛輪上組成撓性陀螺儀轉(zhuǎn)子部分，內(nèi)撓性支承與外撓性支承組成撓性接頭組件，外撓性支承的上環(huán)與飛輪相連接，內(nèi)撓性支承的下環(huán)通過驅(qū)動軸與電機(jī)轉(zhuǎn)子襯套相連，調(diào)諧桿安裝在內(nèi)撓性支承的內(nèi)部，傳感器線圈粘貼在磁芯上，磁芯安裝在傳感器基座上，傳感器基座固定在底座上，傳感器線圈與導(dǎo)磁環(huán)構(gòu)成電感式傳感器，擋板、上軸承、內(nèi)軸套、外軸套、下軸承固定在底座和驅(qū)動軸之間構(gòu)成驅(qū)動軸的支撐機(jī)構(gòu)，電機(jī)轉(zhuǎn)子襯套通過螺帽固定安裝在驅(qū)動軸一端帶動驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，電機(jī)定子固定在底座上，絕緣子用于將混合磁路力矩器組件、電感式傳感器和電機(jī)信號線弓I出。
[0011]端環(huán)、磁鋼片、電機(jī)轉(zhuǎn)子襯套和調(diào)整螺釘組成電機(jī)轉(zhuǎn)子組件，與電機(jī)定子組成磁滯電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)極對數(shù)為4，上軸承、下軸承采用微型低摩擦力矩軸承C2206094JK，電機(jī)轉(zhuǎn)子組件通過在電機(jī)轉(zhuǎn)子襯套上12個螺釘孔中放置調(diào)整螺釘調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)子動平衡，磁鋼片采用磁滯合金2J4Y，電機(jī)定子(23)與電機(jī)轉(zhuǎn)子組件單邊間隙0.07mm。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0013](I)本發(fā)明研制的混合磁路力矩器，飛輪組件中兩組充磁磁鋼(I )、( II )組成徑向充磁磁環(huán)，中間增加一組軸向充磁磁環(huán)(III)，相對于原來兩組徑向充磁磁鋼環(huán)，三組磁鋼環(huán)混合磁路提高了磁路的工作效率，降低了磁路分布的不均勻性，改善了磁路局部過飽和現(xiàn)象，減小了漏磁率，從而有效降低陀螺力矩器漏磁干擾力矩的影響，直接減小了陀螺常值漂移系數(shù)的大小，并提高其逐次穩(wěn)定性精度，同時也使得力矩器的力矩系數(shù)有效提高，解決了大動態(tài)、高精度的設(shè)計(jì)難題。
[0014](2)本發(fā)明的混合磁路力矩器采用熱磁補(bǔ)償技術(shù)，采用磁溫度補(bǔ)償合金1J32材料，降低磁場溫度系數(shù)，使其小于2 X1-V0C。
[0015](3)采用混合磁路力矩器的撓性陀螺儀通過合理設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)速，降低了陀螺儀角動量H，陀螺電機(jī)選用低摩擦力矩軸承C2206094JK，降低摩擦力矩，減小定、轉(zhuǎn)子間工作間隙，合理選擇工作點(diǎn)，盡力增大驅(qū)動電機(jī)的啟動力矩，使陀螺儀同步時間小于5s，當(dāng)采用高壓啟動低壓運(yùn)行時陀螺儀同步時間減小為2s，實(shí)現(xiàn)工作快速性要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為現(xiàn)有力矩器兩排磁鋼動圈結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明力矩器三排磁鋼動圈結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明混合磁路三排磁鋼環(huán)極性示意圖；
[0019]圖4為第一磁鋼環(huán)組件的剖面圖；
[0020]圖5為第二磁鋼環(huán)組件的剖面圖；
[0021]圖6為第三磁鋼環(huán)組件的剖面圖；
[0022]圖7為陀螺儀力矩器定圈俯視剖面圖；
[0023]圖8為本發(fā)明陀螺儀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖9為陀螺儀電機(jī)定子疊片的立體示意圖；
[0025]圖10為陀螺儀電機(jī)轉(zhuǎn)子的立體正面示意圖；
[0026]圖11為陀螺儀電機(jī)轉(zhuǎn)子的立體反面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0028]根據(jù)撓性陀螺儀進(jìn)動原理，陀螺儀跟蹤角速率ω為:
[0029]ω = Μ/Η...................................................(I)
[0030]式(I)中:M—力矩器產(chǎn)生的電磁控制力矩:
[0031]H一陀螺儀角動量；
[0032]ω一跟蹤角速率。
[0033]為提高陀螺儀跟蹤角速率ω，達(dá)到大動態(tài)測量范圍，可以從兩方面著手進(jìn)行，一是提高力矩器電磁力矩Μ, 二是減小陀螺儀角動量H。其中電磁力矩M與線圈電流之間的關(guān)系為:
[0034]MeIi= kM.1................................................(2)
[0035]式(2)中:M電一通電線圈在磁場中受力而產(chǎn)生的電磁力矩；
[0036]i一流入力矩器的電流:
[0037]kM—力矩系數(shù)。
[0038]其中陀螺儀角動量H表達(dá)式為:
[0039]H = CXN................................................(3)
[0040]式⑶中:C一陀螺儀轉(zhuǎn)動慣量；
[0041 ]N —陀螺儀轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動速度。
[0042]因此為提高陀螺儀跟蹤角速率ω，可以減小陀螺儀轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動速度N，減小陀螺儀角動量H，提高陀螺儀力矩系數(shù)kM，其中kM表達(dá)式為:[0043]kM = 0.102 σ0Χ A0Xr^XLXBsXWXl(T3.........(4)
[0044]式⑷中:σ。一有效工作邊數(shù)；
[0045]λ。一力矩器圓弧系數(shù)；
[0046]rep—力矩半徑；
[0047]L一線圈有效邊長；
[0048]B s —工作氣隙磁密；
[0049]W—線圈匝數(shù)，
[0050]在陀螺儀小型化前提下，通過提高飛輪工作氣隙磁密Bs，及力矩器線圈匝數(shù)W，可以達(dá)到提高力矩系數(shù)kM的目的。
[0051]因此要提高陀螺儀測量范圍，提高陀螺儀跟蹤速率ω，可以從二個方面著手進(jìn)行，一是減小陀螺儀轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動速度N，減小陀螺儀角動量H ;二是提高飛輪工作氣隙磁密B δ，增加力矩器線圈匝數(shù)W，提高標(biāo)度系數(shù)kM，本發(fā)明混合磁路力矩器及小型化大動態(tài)撓性陀螺儀的技術(shù)解決方案如下:
[0052](I)研制混合磁路力矩器，飛輪組件中兩組徑向充磁磁鋼(I )、( II )組成磁環(huán)，中間增加一組軸向充磁磁環(huán)(III)，相對于原來兩組徑向充磁磁鋼環(huán)，三組磁鋼環(huán)混合磁路提高了磁路的工作效率，降低了磁路分布的不均勻性，改善了磁路局部過飽和現(xiàn)象，減小了漏磁率，從而有效降低陀螺力矩器漏磁干擾力矩的影響，直接減小了陀螺常值漂移系數(shù)的大小，并提聞其逐次穩(wěn)定性精度，同時也使得力矩器的力矩系數(shù)有效提聞，解決了大動態(tài)、高精度的設(shè)計(jì)難題。
[0053](2)混合磁路力矩器采用熱磁補(bǔ)償技術(shù)，采用磁溫度補(bǔ)償合金1J32材料，降低磁場溫度系數(shù)，使其小于2X10_4/V。
[0054](3)混合磁路力矩器增加線圈匝數(shù)，設(shè)置為220匝，分為兩組使用，陀螺儀力矩系數(shù)達(dá)到1000 (g.cm)/A，相對一種單聯(lián)軸軸承單元電機(jī)及利用該電機(jī)組成撓性陀螺儀的力矩器提高I倍以上，使用耐高溫自粘漆包線，耐溫等級為250°C以上；力矩器骨架使用氮化鋁陶瓷材料，此材料的導(dǎo)熱系數(shù)為80~100W/m.K，對陀螺大速率工作時局部溫度集中有一定效果。
[0055](4)采用混合磁路力矩器的撓性陀螺儀通過合理設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)速，降低了陀螺儀角動量H，陀螺電機(jī)選用低摩擦力矩軸承C2206094JK，降低摩擦力矩，減小定、轉(zhuǎn)子間工作間隙，合理選擇工作點(diǎn)，盡力增大驅(qū)動電機(jī)的啟動力矩，使陀螺儀同步時間小于5s，當(dāng)采用高壓啟動低壓運(yùn)行時陀螺儀同步時間減小為2s，實(shí)現(xiàn)工作快速性要求。
[0056]如圖2、3所示，本發(fā)明的混合磁路力矩器包括第一磁鋼環(huán)組件5、隔磁環(huán)6、第二磁鋼環(huán)組件7、第三磁鋼環(huán)組件8、第一熱磁補(bǔ)償片3、第二熱磁補(bǔ)償片9、加強(qiáng)套4、力矩器骨架15和力矩器線圈14，隔磁環(huán)6和第二磁鋼環(huán)組件7設(shè)置在第一磁鋼環(huán)組件5和第三磁鋼環(huán)組件8之間，在第一磁鋼環(huán)組件5和第三磁鋼環(huán)組件8外部分別安裝第一熱磁補(bǔ)償片3和第二熱磁補(bǔ)償片9，在第一磁鋼環(huán)組件5、第二磁鋼環(huán)組件7、第三磁鋼環(huán)組件8、第一熱磁補(bǔ)償片3和第二熱磁補(bǔ)償片9組成的結(jié)構(gòu)上安裝加強(qiáng)套4，第一磁鋼環(huán)組件5、隔磁環(huán)6、第二磁鋼環(huán)組件7、第三磁鋼環(huán)組件8、第一熱磁補(bǔ)償片3和第二熱磁補(bǔ)償片9通過高強(qiáng)度膠粘接在飛輪2上構(gòu)成力矩器混合閉環(huán)磁路，力矩器線圈14通過膠粘在力矩器骨架15上構(gòu)成力矩器定圈部分；如圖4所示，其中第一磁鋼環(huán)組件5由12塊扇形磁鋼501~5012拼裝形成第一組磁環(huán)并徑向充磁，如圖5所示，第二磁鋼環(huán)組件7由6塊扇形磁鋼701?706拼裝形成第二組磁環(huán)并軸向充磁，如圖6所示，第三磁鋼環(huán)組件8由12塊扇形磁鋼801?8012拼裝形成第三組磁環(huán)并徑向充磁，第一磁鋼環(huán)組件5與第三磁鋼環(huán)組件8兩個磁環(huán)的磁場極性相反，三組磁鋼環(huán)組件組成混合磁路。陀螺轉(zhuǎn)子帶動其一起高速旋轉(zhuǎn)，磁鋼環(huán)與飛輪2間氣隙形成力矩器主工作氣隙，飛輪2與導(dǎo)磁環(huán)10形成磁力線閉環(huán)通路。
[0057]如圖4所示，混合磁路力矩器中第一磁鋼環(huán)組件5由12塊扇形磁鋼501?(5012)拼裝成磁環(huán)，磁鋼徑向充磁，外圓磁場為N級，內(nèi)孔磁場為S級。
[0058]如圖5所示，混合磁路力矩器中第二磁鋼環(huán)組件7由6塊扇形磁鋼701?(706)拼裝成磁環(huán)，磁鋼軸向充磁。
[0059]如圖6所示，混合磁路力矩器中第三磁鋼環(huán)組件8由12塊扇形磁鋼801?8012拼裝成磁環(huán)，磁鋼徑向充磁，外圓磁場為S級，內(nèi)孔磁場為N級。
[0060]對比單聯(lián)軸軸承單元電機(jī)組成的撓性陀螺儀其力矩器動圈由兩組磁鋼環(huán)組成，對比兩種結(jié)構(gòu)形式，混合磁路力矩器增加了一組軸向充磁磁鋼環(huán)，并且三組磁鋼環(huán)通過一個加強(qiáng)套組成一個整體，利于整機(jī)裝配，此種結(jié)構(gòu)提高了工作氣隙磁密Bs，減小了飛輪漏磁。陀螺儀力矩器定圈15與傳感器基座19通過在安裝面涂抹高強(qiáng)度膠組合為一個整體，通過傳感器基座四個安裝孔固定在底座20上，力矩器測量軸與傳感器輸出軸對準(zhǔn)通過工藝銷釘定位，使其重合，與一種單聯(lián)軸軸承單元電機(jī)及利用該電機(jī)組成的撓性陀螺儀力矩器定圈直接安裝在底座上的結(jié)構(gòu)形式相比更緊湊，陀螺儀整表調(diào)試更方便。
[0061]如圖7所示，力矩器定圈中四個力矩器線圈1401?1404通過膠依次粘接在力矩器骨架15上，與傳感器基座19固定，伸入飛輪2腔體，線圈1401?1403組成力矩器一個測量軸，線圈1402?1404組成力矩器另一個測量軸。
[0062]如圖8所示，利用上述混合磁路力矩器組成的撓性陀螺儀為啞鈴式結(jié)構(gòu)，包括上蓋1、飛輪2、內(nèi)撓性支承11、外撓性支承12、調(diào)諧桿13、導(dǎo)磁環(huán)10、磁芯17、傳感器線圈18、傳感器基座19、底座20、擋板21、端環(huán)22、電機(jī)定子23、磁鋼片24、電機(jī)轉(zhuǎn)子襯套25、調(diào)整螺釘26和所述的混合磁路力矩器，混合磁路力矩器中的混合閉環(huán)磁路、導(dǎo)磁環(huán)10順序粘接在飛輪2上組成撓性陀螺儀轉(zhuǎn)子部分，內(nèi)撓性支承11與外撓性支承12組成撓性接頭組件，外撓性支承12的上環(huán)與飛輪2相連接，內(nèi)撓性支承11的下環(huán)通過驅(qū)動軸32與電機(jī)轉(zhuǎn)子襯套25相連，調(diào)諧桿13安裝在內(nèi)撓性支承11的內(nèi)部，傳感器線圈18粘貼在磁芯17上，磁芯17安裝在傳感器基座19上，傳感器基座19固定在底座20上，傳感器線圈18與導(dǎo)磁環(huán)10構(gòu)成電感式傳感器，擋板21、上軸承28、內(nèi)軸套30、外軸套29、下軸承31固定在底座20和驅(qū)動軸32之間構(gòu)成驅(qū)動軸32的支撐機(jī)構(gòu)，電機(jī)轉(zhuǎn)子襯套25通過螺帽34固定安裝在驅(qū)動軸32 —端帶動驅(qū)動軸32轉(zhuǎn)動，電機(jī)定子23固定在底座20上，絕緣子27用于將混合磁路力矩器組件、電感式傳感器和電機(jī)信號線引出。35為后蓋，33為鎖緊軸系的螺母。
[0063]陀螺儀撓性接頭組件由內(nèi)撓性支承、外撓性支承組成。內(nèi)撓性支承由上環(huán)、平衡環(huán)、下環(huán)、細(xì)頸組成，其中4對細(xì)頸通過8個圓孔加工形成，與軸線平行。外撓性支承由上環(huán)、平衡環(huán)、下環(huán)、細(xì)頸組成，其中4對細(xì)頸通過8個圓孔加工形成，與軸線垂直。撓性接頭組件通過激光焊接的方式將內(nèi)撓性支承上環(huán)、外撓性支承上環(huán)組合在一起，將內(nèi)撓性支承下環(huán)、外撓性支承下環(huán)組合在一起，使其成為一個整體，其中4對內(nèi)撓性支承細(xì)頸與外撓性支承細(xì)頸互相對準(zhǔn)正交，共同支承陀螺轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子相對驅(qū)動軸具有兩個轉(zhuǎn)動自由度。調(diào)諧桿13用于調(diào)整內(nèi)撓性支承平衡環(huán)、外撓性支承平衡環(huán)的極轉(zhuǎn)動慣量與赤道轉(zhuǎn)動慣量，以達(dá)到調(diào)諧的目的，當(dāng)動調(diào)陀螺儀在調(diào)諧轉(zhuǎn)速下工作時，撓性接頭的彈性恢復(fù)力矩可以完全被平衡環(huán)振蕩運(yùn)動產(chǎn)生的動力反彈性力矩所抵消。這時陀螺儀轉(zhuǎn)子將穩(wěn)定在慣性空間，成為不受約束的自由轉(zhuǎn)子。
[0064]如圖9所示，陀螺儀電機(jī)定子由定子疊片組成，在圓周均勻分布36個槽口，用于定子線圈下線。如圖10、11所示，陀螺儀電機(jī)轉(zhuǎn)子由端環(huán)22、磁鋼片24、電機(jī)轉(zhuǎn)子襯套25組成，磁鋼片24通過膠疊壓為一個圓環(huán)，套入電機(jī)轉(zhuǎn)子襯套25，通過端環(huán)22壓緊固定，電機(jī)轉(zhuǎn)子端面均勻分布12個螺紋孔，通過將調(diào)整螺釘擰入孔內(nèi)，精確調(diào)整轉(zhuǎn)子動平衡。
[0065]本發(fā)明未詳細(xì)描述內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種混合磁路力矩器，其特征在于:包括第一磁鋼環(huán)組件(5)、隔磁環(huán)(6)、第二磁鋼環(huán)組件(7)、第三磁鋼環(huán)組件(8)、第一熱磁補(bǔ)償片(3)、第二熱磁補(bǔ)償片(9)、加強(qiáng)套(4)、力矩器骨架(15)和力矩器線圈(14)，隔磁環(huán)(6)和第二磁鋼環(huán)組件(7)設(shè)置在第一磁鋼環(huán)組件(5)和第三磁鋼環(huán)組件(8)之間，在第一磁鋼環(huán)組件(5)和第三磁鋼環(huán)組件(8)外部分別安裝第一熱磁補(bǔ)償片(3)和第二熱磁補(bǔ)償片(9)，在第一磁鋼環(huán)組件(5)、第二磁鋼環(huán)組件(7)、第三磁鋼環(huán)組件(8)、第一熱磁補(bǔ)償片(3)和第二熱磁補(bǔ)償片(9)組成的結(jié)構(gòu)上安裝加強(qiáng)套(4)，第一磁鋼環(huán)組件(5)、隔磁環(huán)(6)、第二磁鋼環(huán)組件(7)、第三磁鋼環(huán)組件(8)、第一熱磁補(bǔ)償片(3)和第二熱磁補(bǔ)償片(9)通過高強(qiáng)度膠粘接在飛輪(2)上構(gòu)成力矩器混合閉環(huán)磁路，力矩器線圈(14)通過膠粘在力矩器骨架(15)上構(gòu)成力矩器定圈部分；其中第一磁鋼環(huán)組件(5)由12塊扇形磁鋼(501~5012)拼裝形成第一組磁環(huán)并徑向充磁，第二磁鋼環(huán)組件(7)由6塊扇形磁鋼(701~706)拼裝形成第二組磁環(huán)并軸向充磁，第三磁鋼環(huán)組件(8)由12塊扇形磁鋼(801~8012)拼裝形成第三組磁環(huán)并徑向充磁，第一磁鋼環(huán)組件(5)與第三磁鋼環(huán)組件(8)兩個磁環(huán)的磁場極性相反，三組磁鋼環(huán)組件組成混合磁路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種混合磁路力矩器，其特征在于:所述第一磁鋼環(huán)組件(5)、第二磁鋼環(huán)組件(7)和第三磁鋼環(huán)組件(8)均采用高磁能積釤鈷磁鋼GYR0S30材料，磁能積水平最高為29~30MG0e。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種混合磁路力矩器，其特征在于:所述第一熱磁補(bǔ)償片(3)和第二熱磁補(bǔ)償片(9)采用磁溫度補(bǔ)償合金1J32材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種混合磁路力矩器，其特征在于:所述力矩器線圈采用耐高溫自粘漆包線，耐溫等級超過250°C，力矩器骨架(15)采用氮化鋁陶瓷材料。
5.一種利用權(quán)利要求1所述混合磁路力矩器組成的撓性陀螺儀，其特征在于:包括飛輪(2)、內(nèi)撓性支承(1 1)、外撓性支承(12)、調(diào)諧桿(13)、導(dǎo)磁環(huán)(10)、磁芯(17)、傳感器線圈(18)、傳感器基座(19)、底座(20)、擋板(21)、端環(huán)(22)、電機(jī)定子(23)、磁鋼片(24)、電機(jī)轉(zhuǎn)子襯套(25)、調(diào)整螺釘(26)和所述的混合磁路力矩器，混合磁路力矩器中的混合閉環(huán)磁路、導(dǎo)磁環(huán)(10)順序粘接在飛輪(2)上組成撓性陀螺儀轉(zhuǎn)子部分，內(nèi)撓性支承(11)與外撓性支承(12)組成撓性接頭組件，外撓性支承(12)的上環(huán)與飛輪(2)相連接，內(nèi)撓性支承(11)的下環(huán)通過驅(qū)動軸(32)與電機(jī)轉(zhuǎn)子襯套(25)相連，調(diào)諧桿(13)安裝在內(nèi)撓性支承(11)的內(nèi)部，傳感器線圈(18)粘貼在磁芯(17)上，磁芯(17)安裝在傳感器基座(19)上，傳感器基座(19)固定在底座(20)上，傳感器線圈(18)與導(dǎo)磁環(huán)(10)構(gòu)成電感式傳感器，擋板(21)、上軸承(28)、內(nèi)軸套(30)、外軸套(29)、下軸承(31)固定在底座(20)和驅(qū)動軸(32)之間構(gòu)成驅(qū)動軸(32)的支撐機(jī)構(gòu)，電機(jī)轉(zhuǎn)子襯套(25)通過螺帽(34)固定安裝在驅(qū)動軸(32) —端帶動驅(qū)動軸(32)轉(zhuǎn)動，電機(jī)定子(23)固定在底座(20)上，絕緣子(27)用于將混合磁路力矩器組件、電感式傳感器和電機(jī)信號線引出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的撓性陀螺儀，其特征在于:端環(huán)(22)、磁鋼片(24)、電機(jī)轉(zhuǎn)子襯套(25)和調(diào)整螺釘(26)組成電機(jī)轉(zhuǎn)子組件，與電機(jī)定子(23)組成磁滯電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)極對數(shù)為4，上軸承(28)、下軸承(31)采用微型低摩擦力矩軸承C2206094JK，電機(jī)轉(zhuǎn)子組件通過在電機(jī)轉(zhuǎn)子襯套(25)上12個螺釘孔中放置調(diào)整螺釘(26)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)子動平衡，磁鋼片采用磁滯合金2J4Y，電機(jī)定子(23)與電機(jī)轉(zhuǎn)子組件單邊間隙0.07mm。
【文檔編號】H02K26/00GK104038009SQ201410219202
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】劉朝霞, 關(guān)宇美, 郭剛, 蔣蘇丹, 鄒琪, 張敏紅, 孫奎強(qiáng), 朱佩霞 申請人:北京航天控制儀器研究所