一種具有自動定心功能的磁懸浮裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有自動定心功能的磁懸浮裝置，包括：螺線管線圈，用于獲得懸浮的磁力；鐵芯，用于被通電螺線管線圈的磁場磁化后變成一個磁體，并與螺線管線圈磁場相互疊加，使螺線管線圈的磁性增強(qiáng)，且當(dāng)螺線管線圈斷電后磁就隨之消失；銜鐵，用于懸掛尋北儀中的陀螺敏感元件，銜鐵懸浮時(shí)處于鐵芯包圍內(nèi)部，可以自動定位置中心；連接環(huán)，其外形呈圓環(huán)形，中心一開口的封蓋，封蓋內(nèi)壁面有內(nèi)螺紋，用于連接尋北儀中的陀螺敏感元件與銜鐵。本發(fā)明可使尋北儀的陀螺敏感元件自動定懸浮中心，使陀螺敏感元件工作位置重復(fù)性好、穩(wěn)定，具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、有害力矩小等特點(diǎn)，適用于環(huán)境適應(yīng)性及可靠性要求較高的儀器設(shè)備內(nèi)。
【專利說明】
一種具有自動定心功能的磁懸浮裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于慣性尋北定向測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有自動定心功能的磁懸 浮裝置，安裝于高精度陀螺尋北儀、陀螺經(jīng)煒儀等設(shè)備內(nèi)，通過懸浮陀螺敏感元件敏感地球 角速率在其敏感軸上的分量實(shí)現(xiàn)尋北。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著技術(shù)的發(fā)展，尋北儀的尋北精度越來越高，而且由于其經(jīng)常在野外環(huán)境下使 用，對環(huán)境適應(yīng)性及可靠性要求也較高，環(huán)境溫度要求在-40 °C~+50°C的條件下都能正常 使用，這對尋北儀內(nèi)部的各種結(jié)構(gòu)件和電子器件都有較高的要求。
[0003] 目前陀螺尋北儀內(nèi)采用的陀螺敏感元件，有金屬懸掛帶式、氣浮式兩種。氣浮式陀 螺敏感元件，其自帶一個微型氣栗，體積重量大，操作不方便，精度也較低。目前使用較廣泛 的是金屬懸掛帶式陀螺敏感元件，但是金屬懸掛帶會產(chǎn)生較大的扭矩式有害力矩，可靠性 低，抗震動能力差，懸掛帶受震動宜變形或斷裂造成永久故障，尋北精度難以提高，具有這 種金屬懸掛帶式的陀螺尋北儀，在全溫度范圍內(nèi)尋北精度均沒有突破20角秒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種具有自動定心功能的磁懸浮裝 置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中由于陀螺房過重帶來的吊帶變形或斷裂的問題。
[0005] 本發(fā)明提供了一種具有自動定心功能的磁懸浮裝置，所述磁懸浮裝置包括:螺線 管線圈，其空心呈圓臺形，用于獲得懸浮的磁力;鐵芯，其外形呈帶平臺的圓柱形，中間嵌入 所述螺線管線圈，用于被通電螺線管線圈的磁場磁化后變成一個磁體，并與螺線管線圈磁 場相互疊加，使螺線管線圈的磁性增強(qiáng)，且當(dāng)螺線管線圈斷電后磁就隨之消失;銜鐵，其外 形呈球形，用于懸掛尋北儀中的陀螺敏感元件；以及連接環(huán)，其外形呈圓環(huán)形，中心一開口 的封蓋，封蓋內(nèi)壁面有內(nèi)螺紋，用于連接尋北儀中的陀螺敏感元件與銜鐵。
[0006] 更進(jìn)一步地，所述銜鐵的大小與所述鐵芯相匹配，所述連接環(huán)的大小與所述銜鐵 和所述鐵芯相匹配。
[0007] 更進(jìn)一步地，所述銜鐵懸浮處于所述鐵芯的包圍內(nèi)部，可以自動定位置中心。
[0008] 更進(jìn)一步地，所述鐵芯縱向剖視呈m形，網(wǎng)形左右要比中間長，所述鐵芯的長度 等于所述銜鐵的直徑的1.2倍。
[0009] 更進(jìn)一步地，所述銜鐵與尋北儀中的陀螺敏感元件連接的端部為呈向外擴(kuò)口的喇 叭狀，在喇叭狀端部外周面上設(shè)置有螺紋，球狀銜鐵置于該開口上，并通過連接環(huán)與該端部 螺合，從而將該銜鐵固定連接在陀螺敏感元件上端，且該銜鐵上半部凸出連接環(huán)露出封蓋。
[0010] 更進(jìn)一步地，通過通入所述電磁鐵中螺線管線圈的電流來控制所述尋北儀中的陀 螺敏感元件的懸浮高度。
[0011] 本發(fā)明的磁懸浮裝置外形結(jié)構(gòu)緊湊、裝配及拆卸方便、能承受較大的軸向力、可靠 性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，解決了金屬吊帶式金屬吊帶宜變形或斷裂;氣浮式敏感元件笨重的技 術(shù)問題，同時(shí)也減小了懸浮有害力矩，為提高尋北儀精度奠定了基礎(chǔ)。故適用于高精度陀螺 尋北儀中，具有較好的應(yīng)用價(jià)值和推廣前景。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
[0013] 圖2為本發(fā)明中的銜鐵3、連接環(huán)4和陀螺敏感元件6連接剖視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0015] 本發(fā)明提供了一種具有自動定心功能的磁懸浮裝置，采用磁懸浮方式，減小金屬 吊帶式敏感元件中的吊帶有害扭矩，克服陀螺房過重帶來的吊帶變形或斷裂的隱患，具有 尋北精度高、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。
[0016] 本發(fā)明提供的一種具有自動定心功能的磁懸浮裝置，通過其懸浮陀螺敏感元件敏 感地球角速率在敏感軸上的分量實(shí)現(xiàn)尋北。該磁懸浮裝置包括:螺線管線圈，其空心呈圓臺 形，用于被通電后產(chǎn)生像磁鐵一樣具有磁性，獲得懸浮的磁力；鐵芯，其外形呈帶平臺的圓 柱形，縱向剖視呈πα形，形左右要比中間長，長度大于銜鐵的直徑約1.2倍，鐵芯ro形中 間嵌入螺線管線圈，用于被通電螺線管線圈的磁場磁化后變成一個磁體，這樣與螺線管線 圈磁場相互疊加，從而使螺線管線圈的磁性大大增強(qiáng)，當(dāng)螺線管線圈斷電后磁就隨之消失； 銜鐵，其外形呈球形，大小與鐵芯匹配，用于懸掛尋北儀中的陀螺敏感元件;連接環(huán)，其外形 呈圓環(huán)形，中心一開口的封蓋，大小與銜鐵、鐵芯匹配，用于連接尋北儀中的陀螺敏感元件 與銜鐵。
[0017] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述銜鐵要懸浮在鐵芯內(nèi)，處于鐵芯的包圍，可以自動定銜鐵 所處位置中心。
[0018] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述銜鐵與尋北儀中的陀螺敏感元件連接的端部為呈向外擴(kuò) 口的喇叭狀，所述銜鐵呈球狀，該喇叭狀端部外周面上攻有螺紋，球狀銜鐵置于該開口上， 并通過連接環(huán)與該端部螺合，從而將該銜鐵固定連接在陀螺敏感元件上端，且該銜鐵上半 部凸出連接環(huán)露出封蓋。
[0019] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述尋北儀中的陀螺敏感元件的懸浮高度的控制通過通入所 述電磁鐵中螺線管線圈的電流進(jìn)行。
[0020] 本發(fā)明的磁懸浮裝置外形結(jié)構(gòu)緊湊、裝配及拆卸方便、能承受較大的軸向力、可靠 性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，解決了金屬吊帶式金屬吊帶宜變形或斷裂;氣浮式敏感元件笨重的技 術(shù)問題，同時(shí)也減小了懸浮有害力矩，為提高尋北儀精度奠定了基礎(chǔ)。故適用于高精度陀螺 尋北儀中，具有較好的應(yīng)用價(jià)值和推廣前景。
[0021] 以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0022] 圖1為本發(fā)明的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例中的磁懸浮 裝置包括螺線管線圈1、鐵芯2、銜鐵3、連接環(huán)4組成。螺線管線圈1嵌入鐵芯2內(nèi)用膠固定，其 控制引線從鐵芯2上部孔穿出。鐵芯2其外形呈帶平臺的圓柱形，縱向剖視呈m形，形左 右線即圓柱周圍要比中間圓柱長，長度大于銜鐵3的直徑約1.2倍，鐵芯形中間圓環(huán)嵌 入螺線管線圈，通過支架固定在尋北儀內(nèi)。所述銜鐵3要懸浮在鐵芯2內(nèi)，處于鐵芯2的包圍， 處于中心圓柱的正下方，可以自動定銜鐵3處于鐵芯2中心位置。
[0023]銜鐵3用于掛尋北儀中的敏感元件6,使敏感元件6懸浮于鐵芯2中心圓柱的正下 方。本實(shí)施例中，優(yōu)選敏感元件上端與銜鐵1連接的端部為呈向外擴(kuò)口的喇叭裝，銜鐵3呈球 狀，該喇叭狀端部外周面上攻有螺紋，球狀銜鐵3置于該開口上。連接時(shí)，設(shè)置連接環(huán)4中心 開有通孔的封蓋蓋住銜鐵3，該封蓋內(nèi)壁面有內(nèi)螺紋，其并與敏感元件上端部外周面的外螺 紋旋合壓緊銜鐵3。連接環(huán)4通孔口徑小于銜鐵3的直徑，使得壓緊銜鐵3時(shí)，銜鐵3的上部分 露出于封蓋外。
[0024] 當(dāng)然，本發(fā)明中的銜鐵3與敏感元件的連接方式不限于此，也可以采用其它連接方 法，只要能保證固定連接即可。而且銜鐵3的形狀不限定為球形，根據(jù)具體連接類型可以選 用各自不同形狀。
[0025] 在本發(fā)明實(shí)施例中，通過通入所述電磁鐵中螺線管線圈1的電流來控制尋北儀中 的陀螺敏感元件6的懸浮高度5。
[0026] 在本發(fā)明實(shí)施例中，鐵芯2、銜鐵1 一般用剩磁少的材料，如軟磁合金材料、硅鋼。
[0027] 在本發(fā)明實(shí)施例中，連接環(huán)4 一般用無磁的材料，如非金屬材料尼龍棒1010。
[0028] 工作時(shí)，螺線管線圈1與鐵芯2組成電磁鐵，銜鐵3通過連接環(huán)4與陀螺敏感元件連 接好。向螺線管線圈1通入直流電流I，電磁鐵產(chǎn)生的磁性吸力F將銜鐵3(即敏感元件)吸起 懸浮起來，懸浮時(shí)銜鐵3不與電磁鐵接觸，兩者之間有一定的氣隙α，氣隙α通過改變螺線管 線圈1通入的直流電流I來控制，并確保陀螺敏感元件懸浮高度穩(wěn)定。
[0029] 通過如下公式計(jì)算，即可得到電磁鐵吸力與螺線管線圈和鐵芯與銜鐵之間的氣 隙。F = yQ(IW)2S/a……（1);式中:F為電磁鐵磁性吸力，μ〇為真空的磁導(dǎo)率，I為螺線管線圈1 通入的直流電流，W為螺線管線圈匝數(shù)，S為氣隙的截面積，a為氣隙的高度。
[0030] 整個磁懸浮裝置尺寸、螺線管線圈匝數(shù)等可根據(jù)陀螺馬達(dá)的轉(zhuǎn)動慣量大小和重 量、尺寸來具體確定。
[0031] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有自動定心功能的磁懸浮裝置，其特征在于，所述磁懸浮裝置包括： 螺線管線圈（1 )，其空心呈圓臺形，用于獲得懸浮的磁力； 鐵芯（2)，其外形呈帶平臺的圓柱形，中間有一圓柱嵌入所述螺線管線圈，用于被通電 螺線管線圈的磁場磁化后變成一個磁體，并與螺線管線圈磁場相互疊加，使螺線管線圈的 磁性增強(qiáng)，且當(dāng)螺線管線圈斷電后磁就隨之消失； 銜鐵（3)，其外形呈球形，用于懸掛尋北儀中的陀螺敏感元件；以及連接環(huán)(4)，其外形 呈圓環(huán)形，中心一開口的封蓋，封蓋內(nèi)壁面有內(nèi)螺紋，用于連接尋北儀中的陀螺敏感元件與 銜鐵。2. 如權(quán)利要求1所述的磁懸浮裝置，其特征在于，所述銜鐵(3)的大小與所述鐵芯(2)相 匹配，所述連接環(huán)(4)的大小與所述銜鐵(3)和所述鐵芯(2)相匹配。3. 如權(quán)利要求1所述的磁懸浮裝置，其特征在于，所述銜鐵(3)懸浮處于所述鐵芯(2)的 包圍內(nèi)部，可以自動定位置中心。4. 如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的磁懸浮裝置，其特征在于，所述鐵芯(2)縱向剖視呈 形，TO形左右要比中間長，所述鐵芯的長度等于所述銜鐵(3)的直徑的1.2倍。5. 如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的磁懸浮裝置，其特征在于，所述銜鐵(3)與尋北儀中的 陀螺敏感元件連接的端部為呈向外擴(kuò)口的喇叭狀，在喇叭狀端部外周面上設(shè)置有螺紋，球 狀銜鐵(3)置于該開口上，并通過連接環(huán)(4)與該端部螺合，從而將該銜鐵(3)固定連接在陀 螺敏感元件上端，且該銜鐵(3)上半部凸出連接環(huán)(4)露出封蓋。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的磁懸浮裝置，其特征在于，通過通入所述電磁鐵中螺 線管線圈（1)的電流來控制所述尋北儀中的陀螺敏感元件的懸浮高度。
【文檔編號】H02N15/00GK105897063SQ201610364679
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】吳京平, 李光春, 蘇陳穎, 丁仁智, 李海峰, 趙爽, 王宗杰
【申請人】湖北三江航天萬峰科技發(fā)展有限公司