一种具有自动定心功能的磁悬浮装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有自动定心功能的磁悬浮装置，包括：螺线管线圈，用于获得悬浮的磁力；铁芯，用于被通电螺线管线圈的磁场磁化后变成一个磁体，并与螺线管线圈磁场相互叠加，使螺线管线圈的磁性增强，且当螺线管线圈断电后磁就随之消失；衔铁，用于悬挂寻北仪中的陀螺敏感元件，衔铁悬浮时处于铁芯包围内部，可以自动定位置中心；连接环，其外形呈圆环形，中心一开口的封盖，封盖内壁面有内螺纹，用于连接寻北仪中的陀螺敏感元件与衔铁。本发明可使寻北仪的陀螺敏感元件自动定悬浮中心，使陀螺敏感元件工作位置重复性好、稳定，具有结构紧凑、可靠性高、环境适应性强、有害力矩小等特点，适用于环境适应性及可靠性要求较高的仪器设备内。
【专利说明】
一种具有自动定心功能的磁悬浮装置
技术领域
[0001] 本发明属于惯性寻北定向测量技术领域，具体涉及一种具有自动定心功能的磁悬 浮装置，安装于高精度陀螺寻北仪、陀螺经炜仪等设备内，通过悬浮陀螺敏感元件敏感地球 角速率在其敏感轴上的分量实现寻北。
【背景技术】
[0002] 随着技术的发展，寻北仪的寻北精度越来越高，而且由于其经常在野外环境下使 用，对环境适应性及可靠性要求也较高，环境温度要求在-40 °C~+50°C的条件下都能正常 使用，这对寻北仪内部的各种结构件和电子器件都有较高的要求。
[0003] 目前陀螺寻北仪内采用的陀螺敏感元件，有金属悬挂带式、气浮式两种。气浮式陀 螺敏感元件，其自带一个微型气栗，体积重量大，操作不方便，精度也较低。目前使用较广泛 的是金属悬挂带式陀螺敏感元件，但是金属悬挂带会产生较大的扭矩式有害力矩，可靠性 低，抗震动能力差，悬挂带受震动宜变形或断裂造成永久故障，寻北精度难以提高，具有这 种金属悬挂带式的陀螺寻北仪，在全温度范围内寻北精度均没有突破20角秒。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有自动定心功能的磁悬浮装 置，旨在解决现有技术中由于陀螺房过重带来的吊带变形或断裂的问题。
[0005] 本发明提供了一种具有自动定心功能的磁悬浮装置，所述磁悬浮装置包括:螺线 管线圈，其空心呈圆台形，用于获得悬浮的磁力;铁芯，其外形呈带平台的圆柱形，中间嵌入 所述螺线管线圈，用于被通电螺线管线圈的磁场磁化后变成一个磁体，并与螺线管线圈磁 场相互叠加，使螺线管线圈的磁性增强，且当螺线管线圈断电后磁就随之消失;衔铁，其外 形呈球形，用于悬挂寻北仪中的陀螺敏感元件；以及连接环，其外形呈圆环形，中心一开口 的封盖，封盖内壁面有内螺纹，用于连接寻北仪中的陀螺敏感元件与衔铁。
[0006] 更进一步地，所述衔铁的大小与所述铁芯相匹配，所述连接环的大小与所述衔铁 和所述铁芯相匹配。
[0007] 更进一步地，所述衔铁悬浮处于所述铁芯的包围内部，可以自动定位置中心。
[0008] 更进一步地，所述铁芯纵向剖视呈m形，网形左右要比中间长，所述铁芯的长度 等于所述衔铁的直径的1.2倍。
[0009] 更进一步地，所述衔铁与寻北仪中的陀螺敏感元件连接的端部为呈向外扩口的喇 叭状，在喇叭状端部外周面上设置有螺纹，球状衔铁置于该开口上，并通过连接环与该端部 螺合，从而将该衔铁固定连接在陀螺敏感元件上端，且该衔铁上半部凸出连接环露出封盖。
[0010] 更进一步地，通过通入所述电磁铁中螺线管线圈的电流来控制所述寻北仪中的陀 螺敏感元件的悬浮高度。
[0011] 本发明的磁悬浮装置外形结构紧凑、装配及拆卸方便、能承受较大的轴向力、可靠 性高、环境适应性强，解决了金属吊带式金属吊带宜变形或断裂;气浮式敏感元件笨重的技 术问题，同时也减小了悬浮有害力矩，为提高寻北仪精度奠定了基础。故适用于高精度陀螺 寻北仪中，具有较好的应用价值和推广前景。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明的结构剖视示意图。
[0013] 图2为本发明中的衔铁3、连接环4和陀螺敏感元件6连接剖视示意图。
【具体实施方式】
[0014] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0015] 本发明提供了一种具有自动定心功能的磁悬浮装置，采用磁悬浮方式，减小金属 吊带式敏感元件中的吊带有害扭矩，克服陀螺房过重带来的吊带变形或断裂的隐患，具有 寻北精度高、可靠性高、环境适应性强的特点。
[0016] 本发明提供的一种具有自动定心功能的磁悬浮装置，通过其悬浮陀螺敏感元件敏 感地球角速率在敏感轴上的分量实现寻北。该磁悬浮装置包括:螺线管线圈，其空心呈圆台 形，用于被通电后产生像磁铁一样具有磁性，获得悬浮的磁力；铁芯，其外形呈带平台的圆 柱形，纵向剖视呈πα形，形左右要比中间长，长度大于衔铁的直径约1.2倍，铁芯ro形中 间嵌入螺线管线圈，用于被通电螺线管线圈的磁场磁化后变成一个磁体，这样与螺线管线 圈磁场相互叠加，从而使螺线管线圈的磁性大大增强，当螺线管线圈断电后磁就随之消失； 衔铁，其外形呈球形，大小与铁芯匹配，用于悬挂寻北仪中的陀螺敏感元件;连接环，其外形 呈圆环形，中心一开口的封盖，大小与衔铁、铁芯匹配，用于连接寻北仪中的陀螺敏感元件 与衔铁。
[0017] 作为本发明的改进，所述衔铁要悬浮在铁芯内，处于铁芯的包围，可以自动定衔铁 所处位置中心。
[0018] 作为本发明的改进，所述衔铁与寻北仪中的陀螺敏感元件连接的端部为呈向外扩 口的喇叭状，所述衔铁呈球状，该喇叭状端部外周面上攻有螺纹，球状衔铁置于该开口上， 并通过连接环与该端部螺合，从而将该衔铁固定连接在陀螺敏感元件上端，且该衔铁上半 部凸出连接环露出封盖。
[0019] 作为本发明的改进，所述寻北仪中的陀螺敏感元件的悬浮高度的控制通过通入所 述电磁铁中螺线管线圈的电流进行。
[0020] 本发明的磁悬浮装置外形结构紧凑、装配及拆卸方便、能承受较大的轴向力、可靠 性高、环境适应性强，解决了金属吊带式金属吊带宜变形或断裂;气浮式敏感元件笨重的技 术问题，同时也减小了悬浮有害力矩，为提高寻北仪精度奠定了基础。故适用于高精度陀螺 寻北仪中，具有较好的应用价值和推广前景。
[0021] 以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0022] 图1为本发明的一个实施例的结构剖视示意图。如图1所示，本实施例中的磁悬浮 装置包括螺线管线圈1、铁芯2、衔铁3、连接环4组成。螺线管线圈1嵌入铁芯2内用胶固定，其 控制引线从铁芯2上部孔穿出。铁芯2其外形呈带平台的圆柱形，纵向剖视呈m形，形左 右线即圆柱周围要比中间圆柱长，长度大于衔铁3的直径约1.2倍，铁芯形中间圆环嵌 入螺线管线圈，通过支架固定在寻北仪内。所述衔铁3要悬浮在铁芯2内，处于铁芯2的包围， 处于中心圆柱的正下方，可以自动定衔铁3处于铁芯2中心位置。
[0023]衔铁3用于挂寻北仪中的敏感元件6,使敏感元件6悬浮于铁芯2中心圆柱的正下 方。本实施例中，优选敏感元件上端与衔铁1连接的端部为呈向外扩口的喇叭装，衔铁3呈球 状，该喇叭状端部外周面上攻有螺纹，球状衔铁3置于该开口上。连接时，设置连接环4中心 开有通孔的封盖盖住衔铁3，该封盖内壁面有内螺纹，其并与敏感元件上端部外周面的外螺 纹旋合压紧衔铁3。连接环4通孔口径小于衔铁3的直径，使得压紧衔铁3时，衔铁3的上部分 露出于封盖外。
[0024] 当然，本发明中的衔铁3与敏感元件的连接方式不限于此，也可以采用其它连接方 法，只要能保证固定连接即可。而且衔铁3的形状不限定为球形，根据具体连接类型可以选 用各自不同形状。
[0025] 在本发明实施例中，通过通入所述电磁铁中螺线管线圈1的电流来控制寻北仪中 的陀螺敏感元件6的悬浮高度5。
[0026] 在本发明实施例中，铁芯2、衔铁1 一般用剩磁少的材料，如软磁合金材料、硅钢。
[0027] 在本发明实施例中，连接环4 一般用无磁的材料，如非金属材料尼龙棒1010。
[0028] 工作时，螺线管线圈1与铁芯2组成电磁铁，衔铁3通过连接环4与陀螺敏感元件连 接好。向螺线管线圈1通入直流电流I，电磁铁产生的磁性吸力F将衔铁3(即敏感元件)吸起 悬浮起来，悬浮时衔铁3不与电磁铁接触，两者之间有一定的气隙α，气隙α通过改变螺线管 线圈1通入的直流电流I来控制，并确保陀螺敏感元件悬浮高度稳定。
[0029] 通过如下公式计算，即可得到电磁铁吸力与螺线管线圈和铁芯与衔铁之间的气 隙。F = yQ(IW)2S/a……（1);式中:F为电磁铁磁性吸力，μ〇为真空的磁导率，I为螺线管线圈1 通入的直流电流，W为螺线管线圈匝数，S为气隙的截面积，a为气隙的高度。
[0030] 整个磁悬浮装置尺寸、螺线管线圈匝数等可根据陀螺马达的转动惯量大小和重 量、尺寸来具体确定。
[0031] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以 限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种具有自动定心功能的磁悬浮装置，其特征在于，所述磁悬浮装置包括： 螺线管线圈（1 )，其空心呈圆台形，用于获得悬浮的磁力； 铁芯（2)，其外形呈带平台的圆柱形，中间有一圆柱嵌入所述螺线管线圈，用于被通电 螺线管线圈的磁场磁化后变成一个磁体，并与螺线管线圈磁场相互叠加，使螺线管线圈的 磁性增强，且当螺线管线圈断电后磁就随之消失； 衔铁（3)，其外形呈球形，用于悬挂寻北仪中的陀螺敏感元件；以及连接环(4)，其外形 呈圆环形，中心一开口的封盖，封盖内壁面有内螺纹，用于连接寻北仪中的陀螺敏感元件与 衔铁。2. 如权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，所述衔铁(3)的大小与所述铁芯(2)相 匹配，所述连接环(4)的大小与所述衔铁(3)和所述铁芯(2)相匹配。3. 如权利要求1所述的磁悬浮装置，其特征在于，所述衔铁(3)悬浮处于所述铁芯(2)的 包围内部，可以自动定位置中心。4. 如权利要求1-3任一项所述的磁悬浮装置，其特征在于，所述铁芯(2)纵向剖视呈 形，TO形左右要比中间长，所述铁芯的长度等于所述衔铁(3)的直径的1.2倍。5. 如权利要求1-4任一项所述的磁悬浮装置，其特征在于，所述衔铁(3)与寻北仪中的 陀螺敏感元件连接的端部为呈向外扩口的喇叭状，在喇叭状端部外周面上设置有螺纹，球 状衔铁(3)置于该开口上，并通过连接环(4)与该端部螺合，从而将该衔铁(3)固定连接在陀 螺敏感元件上端，且该衔铁(3)上半部凸出连接环(4)露出封盖。6. 根据权利要求1-5任一项所述的磁悬浮装置，其特征在于，通过通入所述电磁铁中螺 线管线圈（1)的电流来控制所述寻北仪中的陀螺敏感元件的悬浮高度。
【文档编号】H02N15/00GK105897063SQ201610364679
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】吴京平, 李光春, 苏陈颖, 丁仁智, 李海峰, 赵爽, 王宗杰
【申请人】湖北三江航天万峰科技发展有限公司