一種用于陀螺慣性?xún)x表輸出軸定心裝置的磁懸浮元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于陀螺慣性?xún)x表輸出軸定心裝置的磁懸浮元件，屬于微特電機(jī)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]磁懸浮是陀螺慣性器件輸出軸上的定心裝置，它不但消除了輸出軸上的機(jī)械接觸摩擦，而且提高了輸出軸的定心精度。
[0003]目前國(guó)內(nèi)磁懸浮常用的普通鐵氧體磁芯結(jié)構(gòu)不夠致密，這種材料雖然符合傳感和控制二合一功能對(duì)磁通路的磁性能要求，但其主要缺點(diǎn)是比較脆，加工難度大。而且其主要結(jié)構(gòu)靠模具加工，機(jī)械結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性差，導(dǎo)致了電氣輸出的對(duì)稱(chēng)性不易保證。
[0004]因此，有必要設(shè)計(jì)一種用于陀螺儀表支撐的磁懸浮元件，該磁懸浮元件采用感應(yīng)控制二合一功能，且同時(shí)具備兩種良好磁路功能的可靠且易加工的磁芯材料，這樣就可大大提高磁懸浮的空間利用率、電氣精度和應(yīng)用可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于陀螺慣性?xún)x表輸出軸定心裝置的磁懸浮元件，能夠提高磁懸浮的空間利用率、電氣精度和應(yīng)用可靠性。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種用于陀螺慣性?xún)x表輸出軸定心裝置的磁懸浮元件，包括徑向磁懸浮和軸向磁懸浮；
[0007]其中軸向磁懸浮包括軸向定子磁芯、軸向定子繞組和軸向轉(zhuǎn)子磁片，軸向定子磁芯為圓柱體，內(nèi)部開(kāi)有貫通的空腔，軸向定子磁芯通過(guò)所述空腔固定在陀螺慣性?xún)x表的固定端；在所述圓柱體的內(nèi)壁和外壁之間開(kāi)有環(huán)形槽，環(huán)形槽底部通過(guò)對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)通孔與外界聯(lián)通；軸向定子繞組位于所述環(huán)形槽中，通過(guò)膠封固定在圓柱體內(nèi)壁上，且軸向定子繞組的兩個(gè)引線端分別從兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的通孔伸出；軸向轉(zhuǎn)子磁片固定在陀螺慣性?xún)x表的浮動(dòng)端；
[0008]所述軸向磁懸浮的個(gè)數(shù)與陀螺慣性?xún)x表固定端一一浮動(dòng)端的個(gè)數(shù)相匹配，每?jī)蓚€(gè)軸向磁懸浮構(gòu)成一對(duì)，每對(duì)軸向磁懸浮的軸向定子繞組的繞線方式相同，并按所述安裝方式對(duì)稱(chēng)地安裝在陀螺慣性?xún)x表上；
[0009]徑向磁懸浮包括徑向定子磁芯、徑向定子繞組和徑向轉(zhuǎn)子磁環(huán)；所述徑向定子磁芯為圓盤(pán)狀結(jié)構(gòu)，由直徑相同的圓片疊壓形成，其上對(duì)稱(chēng)加工8η個(gè)磁極，每?jī)蓚€(gè)相鄰磁極構(gòu)成一組磁極，Sn個(gè)磁極形成4η組磁極；徑向定子繞組包括4η組繞組，每組繞組包括兩個(gè)線圈，且每組繞組中的兩個(gè)線圈串聯(lián)反接于一組磁極上，相鄰兩組磁極上的繞組方向相反；4η組繞組通過(guò)膠封固定在所述徑向定子磁芯的磁極上；在所述圓盤(pán)上8η個(gè)磁極內(nèi)側(cè)或外側(cè)加工有圓環(huán)狀開(kāi)孔，徑向定子磁芯通過(guò)所述圓環(huán)狀開(kāi)孔固定在陀螺慣性?xún)x表的固定徑向端；徑向轉(zhuǎn)子磁環(huán)由內(nèi)外徑相同的圓環(huán)疊壓形成，并固定在陀螺慣性?xún)x表的浮動(dòng)徑向端；
[0010]所述徑向磁懸浮的個(gè)數(shù)與陀螺慣性?xún)x表固定徑向端一一浮動(dòng)徑向端的個(gè)數(shù)相匹配，每個(gè)徑向磁懸浮按所述安裝方式安裝在陀螺慣性?xún)x表上，處于對(duì)稱(chēng)位置的兩個(gè)徑向磁懸浮結(jié)構(gòu)一致；
[0011]其中η為自然數(shù)，且η不為O。
[0012]所述軸向定子磁芯和軸向轉(zhuǎn)子磁片的材料為軟磁鐵氧體材料，采用熱等靜壓工藝制成；徑向定子磁芯和徑向轉(zhuǎn)子磁環(huán)采用軟磁合金帶材制成。
[0013]所述構(gòu)成徑向定子磁芯的圓片之間進(jìn)行絕緣處理，且徑向定子磁芯兩端圓片的厚度大于中間圓片的厚度；構(gòu)成徑向轉(zhuǎn)子磁環(huán)的圓環(huán)之間進(jìn)行絕緣處理，且徑向轉(zhuǎn)子磁環(huán)兩端圓環(huán)的厚度大于中間圓環(huán)的厚度。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:
[0015](I)本發(fā)明的徑向磁懸浮采用的磁極下線及連接方式使得每組磁極磁路完全獨(dú)立，有效防止不同方向磁路間互相干擾。
[0016](2)以往需要同時(shí)使用結(jié)構(gòu)形式完全不同的位置傳感器和力控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)儀表的定心，而采用本發(fā)明的磁懸浮結(jié)構(gòu)，僅通過(guò)分時(shí)采用不同的激勵(lì)方式即能發(fā)揮其位置傳感功能和力發(fā)生器的控制功能，使得儀表結(jié)構(gòu)更加緊湊，質(zhì)量更輕，同時(shí)可充分利用空間位置。
[0017](3)與以往的磁懸浮用的普通燒結(jié)工藝的鐵氧體材料相比，本發(fā)明的軸向磁懸浮選用熱等靜壓工藝制成的軟磁鐵氧體材料，在保證輸出性能滿足要求的條件下，新的壓制燒結(jié)工藝制成的鐵氧體材料較以往鐵氧體在材料力學(xué)性能上有了很大的提高，因而提高了產(chǎn)品的可靠性。
[0018](4)以往的徑向磁懸浮因鐵氧體材料固有的較差的機(jī)械加工性能，主要結(jié)構(gòu)靠模具加工，機(jī)械結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性差，導(dǎo)致了電氣輸出的對(duì)稱(chēng)性不易保證。本發(fā)明的徑向磁懸浮選用了能夠精密加工的軟磁合金帶材，同時(shí)徑向定子磁芯和徑向轉(zhuǎn)子磁環(huán)通過(guò)數(shù)片圓片或圓環(huán)疊壓的結(jié)構(gòu)，減少了渦流損耗，其結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)精度大幅提高，因而提高了磁路的對(duì)稱(chēng)性，進(jìn)而提尚了對(duì)儀表的定心精度。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明軸向磁懸浮示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的內(nèi)轉(zhuǎn)子外定子的徑向磁懸浮示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明的內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子的徑向磁懸浮示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明的徑向磁懸浮定子繞組出線和磁極的關(guān)系，其中(a)為第二徑向定子磁芯的示意圖，(b)為第二徑向定子繞組四個(gè)繞組的引出端和連接關(guān)系；
[0023]圖5為本發(fā)明的電路實(shí)現(xiàn)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0025]本發(fā)明提出了一種用于陀螺慣性?xún)x表輸出軸定心裝置的磁懸浮元件，包括軸向磁懸浮和徑向磁懸浮。
[0026]其中軸向磁懸浮如圖1所示，包括軸向定子磁芯2、軸向定子繞組3和軸向轉(zhuǎn)子磁片1，軸向定子磁芯2為圓柱體，內(nèi)部開(kāi)有貫通的空腔，軸向定子磁芯2通過(guò)所述空腔套裝在陀螺慣性?xún)x表的固定端，并且軸向定子磁芯2與所述陀螺慣性?xún)x表的固定端通過(guò)粘接或過(guò)盈配合的方式固定；在軸向定子磁芯2圓柱體的內(nèi)壁和外壁之間開(kāi)有環(huán)形槽，環(huán)形槽底部通過(guò)對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)通孔與外界聯(lián)通；軸向定子繞組3位于所述環(huán)形槽中，且沿圓柱體內(nèi)壁纏繞布置，并膠封于圓柱體內(nèi)壁上，且軸向定子繞組3的兩個(gè)引線端分別從對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)通孔伸出；軸向轉(zhuǎn)子磁片I通過(guò)粘接或過(guò)盈配合的方式固定在儀表的浮動(dòng)端。軸向磁懸浮的個(gè)數(shù)與陀螺慣性?xún)x表上固定端一一浮動(dòng)端的個(gè)數(shù)相匹配(陀螺慣性?xún)x表上一個(gè)固定端對(duì)應(yīng)一個(gè)浮動(dòng)端，固定端一一浮動(dòng)端的個(gè)數(shù)即為固定端或浮動(dòng)端的個(gè)數(shù))，每?jī)蓚€(gè)軸向磁懸浮構(gòu)成一對(duì)，每對(duì)軸向磁懸浮繞組的繞線方式相同，并按所述安裝方式對(duì)稱(chēng)地安裝在陀螺慣性?xún)x表上。
[0027]徑向磁懸浮為第一徑向磁懸浮(內(nèi)轉(zhuǎn)子外定子的徑向磁懸浮)或第二徑向磁懸浮(內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子的徑向磁懸浮)。
[0028]第一徑向磁懸浮包括第一徑向定子磁芯4、第一徑向定子繞組5和第一徑向轉(zhuǎn)子磁環(huán)6 ;第一徑向定子磁芯4為多個(gè)直徑相同的圓片疊壓形成的圓盤(pán)狀結(jié)構(gòu)(如由20個(gè)圓片疊加形成，每?jī)蓚€(gè)圓片之間進(jìn)行絕緣處理，其中中間18個(gè)圓片的厚度范圍為0.02-0.2mm，為了保證加工尺寸，最上端和最下端圓片的厚度大于中間圓片的厚度)，其上對(duì)稱(chēng)加工Sn個(gè)磁極，Sn個(gè)磁極遠(yuǎn)離圓盤(pán)中心的一側(cè)彼此相互連接；每相鄰兩個(gè)磁極構(gòu)成一組磁極，Sn個(gè)磁極形成4n組磁極；第一徑向定子繞組5包括4n組繞組，每組繞組包括兩個(gè)線圈，且每組繞組中的兩個(gè)線圈串聯(lián)反接于一組磁極上，相鄰兩組磁極上的繞組方向相反；每組繞組中的一個(gè)引線端接地，另一個(gè)引線端向外引出，4n組繞組膠封于所述第一徑向定子磁芯4的磁極上；在所述圓盤(pán)上8n個(gè)磁極內(nèi)側(cè)加工有圓環(huán)狀開(kāi)孔，第一徑向定子磁芯4通過(guò)圓環(huán)狀開(kāi)孔粘接或以過(guò)盈配合的方式固定在陀螺慣性?xún)x表的固定徑向端；第一徑向轉(zhuǎn)子磁環(huán)6為多個(gè)內(nèi)外徑相同的圓環(huán)疊壓形成的圓環(huán)結(jié)構(gòu)(如由10個(gè)圓環(huán)疊加形成，每?jī)蓚€(gè)圓環(huán)之間進(jìn)行絕緣處理，其中中間8個(gè)圓環(huán)的厚度為0.02—0.2mm，為了保證加工尺寸，最上端和最下端圓環(huán)的厚度大于中間圓環(huán)的厚度)；第一徑向轉(zhuǎn)子磁環(huán)6通過(guò)粘接或過(guò)盈配合的方式固定在陀螺慣性?xún)x表的浮動(dòng)徑向端。其中η為自然數(shù)，且η不為O。
[0029]以η = I為例，第一徑向磁懸浮如圖2所示，其中VIII和I構(gòu)成第一組磁極，II和III構(gòu)成第二組磁極，IV和V構(gòu)成第三組磁極，VI和VII構(gòu)成第四組磁極，第一徑向定子繞組5包括四組繞組，第一組繞組中的兩個(gè)線圈串聯(lián)反接于第一組磁極上，第二組繞組串聯(lián)反接于第二組磁極上，第三組繞組串聯(lián)反接于第三組磁極上，第四組繞組串聯(lián)反接于第四組磁極上。每組繞組串聯(lián)反接于一組磁極上，相鄰兩組磁極上的繞組方向相反。實(shí)現(xiàn)上述繞線方式的一個(gè)具體實(shí)例為:每組繞組包括兩個(gè)線圈，第一組繞組的第一個(gè)線圈順時(shí)針纏繞在I上，且第一個(gè)線圈一端引出，另一端和第二個(gè)線圈串聯(lián)連接，第二個(gè)線圈逆時(shí)針纏繞在VIII上后，引出一個(gè)引出端。第二組繞組的第一