[發(fā)明專利]一種動力陀螺磁場系統(tǒng)及其設(shè)計制造方法

有效

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• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106895834B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周潔;徐松;盧嘉;李曉哲;馬天義
• 申請（專利權(quán)）人: 上海航天控制技術(shù)研究所
• 主分類號: G01C19/06
• 分類號: G01C19/06
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 朱成之;周乃鑫

本發(fā)明提供了一種動力陀螺磁場系統(tǒng)及其設(shè)計制造方法。磁場系統(tǒng)通過將磁導(dǎo)材料布置于磁鋼的周圍，對磁鋼產(chǎn)生的磁場進行修正，以達到實際的使用要求。所述的磁導(dǎo)材料包括外導(dǎo)磁體和內(nèi)導(dǎo)磁體，采用高磁導(dǎo)率材料制造；通過選擇不同磁導(dǎo)率材料，設(shè)計不同的外形尺寸和不同的布置方式，可實現(xiàn)不同的磁場回路。通過合理布置磁導(dǎo)材料，可在動力陀螺內(nèi)同時實現(xiàn)高磁感應(yīng)強度區(qū)域及低磁感應(yīng)強度區(qū)域。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計靈活、成本低，可移植性好，同時解決動力陀螺磁場系統(tǒng)高磁感應(yīng)強度要求和探測系統(tǒng)低磁泄漏的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的航空航天類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的磁場系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種動力陀螺磁場系統(tǒng)及其設(shè)計制造方法。

背景技術(shù)

動力陀螺的工作原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的陀螺轉(zhuǎn)子具有的動量矩，使陀螺轉(zhuǎn)軸在慣性空間中保持穩(wěn)定指向。武器型號上應(yīng)用的動力陀螺，一般陀螺轉(zhuǎn)子與反射鏡等光學(xué)元件集成為一體，其結(jié)構(gòu)緊湊、空間占用少，同時動力陀螺一般采用線圈驅(qū)動，其控制規(guī)律簡單，技術(shù)成熟，工作穩(wěn)定，成本較低。動力陀螺以其具有的諸多優(yōu)越性，被廣泛地應(yīng)用于航空、航天產(chǎn)品中，特別是制導(dǎo)武器領(lǐng)域。

武器型號上使用的動力陀螺，一般由線圈部件與磁鋼配合，利用電磁感應(yīng)原理，實現(xiàn)動力陀螺的起轉(zhuǎn)、高速旋轉(zhuǎn)和快速進動。在線圈匝數(shù)、電源參數(shù)等指標固定的情況下，動力陀螺要實現(xiàn)更快的啟轉(zhuǎn)速度和進動速度，就需要磁鋼更高的磁性能，即厚度更大的磁鋼，而磁鋼厚度受到整個動力陀螺尺寸的限制，提升空間十分有限。另一方面，隨著型號靈敏閾要求的提高，對系統(tǒng)低噪聲的需求越來越高，磁鋼產(chǎn)生的泄漏磁場對探測器、信號輸出線纜、電子元件的磁干擾，阻礙了系統(tǒng)低噪聲的實現(xiàn)。為此，需要對動力陀螺的磁場系統(tǒng)進行控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種動力陀螺磁場系統(tǒng)及其設(shè)計制造方法，一方面在線圈部件位置實現(xiàn)高磁感應(yīng)強度，另一方面在探測器等電子元件位置實現(xiàn)低磁感應(yīng)強度，從而達到系統(tǒng)要求的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度和進動速度，以及滿足系統(tǒng)靈敏閾要求的系統(tǒng)噪聲。

本發(fā)明的一個技術(shù)方案為提供一種動力陀螺磁場系統(tǒng)，其包含：連接結(jié)構(gòu)件，以及通過所述連接結(jié)構(gòu)件承載的磁鋼、內(nèi)導(dǎo)磁體、外導(dǎo)磁體；所述磁鋼位于外導(dǎo)磁體與內(nèi)導(dǎo)磁體之間；所述外導(dǎo)磁體與磁鋼緊密連接；內(nèi)導(dǎo)磁體與磁鋼相互分離。

優(yōu)選地，所述動力陀螺磁場系統(tǒng)設(shè)置在動力陀螺的動力轉(zhuǎn)子中；所述動力陀螺的探測器組件安置在陀螺轉(zhuǎn)子的中心位置，所述內(nèi)導(dǎo)磁體位于所述探測器組件與磁鋼之間；所述動力陀螺的線圈部件位于陀螺轉(zhuǎn)子的內(nèi)部，且位于所述內(nèi)導(dǎo)磁體與磁鋼之間；所述動力陀螺的信號輸出線纜在陀螺轉(zhuǎn)子的外側(cè)通過，所述外導(dǎo)磁體位于所述信號輸出線纜與磁鋼之間。

優(yōu)選地，所述內(nèi)導(dǎo)磁體在陀螺軸方向上的長度足以覆蓋磁鋼的長度；所述外導(dǎo)磁體在陀螺軸方向上的長度足以覆蓋磁鋼的長度。

優(yōu)選地，所述探測器組件、信號輸出線纜所處位置，是滿足系統(tǒng)噪聲要求的低磁感應(yīng)強度區(qū)域；所述線圈部件所處位置，是滿足啟轉(zhuǎn)速度和進動角速度要求的高磁感應(yīng)強度區(qū)域。

優(yōu)選地，所述磁鋼、內(nèi)導(dǎo)磁體、外導(dǎo)磁體分別為圓環(huán)狀。

優(yōu)選地，所述內(nèi)導(dǎo)磁體使用軟磁材料，或經(jīng)過退火處理的電磁純鐵制成；

所述外導(dǎo)磁體使用軟磁材料，或經(jīng)過退火處理的電磁純鐵制成。

本發(fā)明的另一個技術(shù)方案，是提供一種上述任意一項動力陀螺磁場系統(tǒng)的設(shè)計制造方法，其中：

根據(jù)動力陀螺的旋轉(zhuǎn)速度和進動速度指標，利用電磁理論，結(jié)合陀螺轉(zhuǎn)子的質(zhì)量、線圈參數(shù)，計算出線圈部件所處位置的磁感應(yīng)強度需求值；

根據(jù)線圈部件所處位置的磁感應(yīng)強度需求值、陀螺的內(nèi)部空間，對磁鋼、內(nèi)導(dǎo)磁體、外導(dǎo)磁體的結(jié)構(gòu)尺寸進行設(shè)計，并制成磁場系統(tǒng)；