[發(fā)明專利]一種小型化高氣隙磁場強(qiáng)度的永磁力矩器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910997731.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN110829777B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁璞;張習(xí)文;李鵬飛;張景銘;魏淵;鄭宏科;李蘇明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛行自動(dòng)控制研究所
• 主分類號(hào): H02K33/18
• 分類號(hào): H02K33/18
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發(fā)明公開一種小型化高氣隙磁場強(qiáng)度的永磁力矩器，包括軛鐵(1)、永磁體(2)、下磁極片(3)、上磁極片(4)和線圈(5)，其中下磁極片(1)位于最底部，永磁體(2)固定于下磁極片(3)上表面，上磁極片(4)固定于永磁體(2)上表面，軛鐵(1)與下磁極片(3)連接，同時(shí)軛鐵(1)和上磁極片(4)之間形成永磁氣隙(6)，線圈(5)位于永磁氣隙(6)內(nèi)部。本發(fā)明采用多個(gè)磁極片、變截面永磁體或變截面磁極片的力矩器結(jié)構(gòu)形式，使得軛鐵可以在小體積內(nèi)容納較大永磁體，提升力矩器永磁體的截面積和磁路的磁通量，顯著提升永磁磁路的氣隙磁場強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于撓性擺式加速度計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種慣性導(dǎo)航加速度計(jì)用小型化高氣隙磁場強(qiáng)度的永磁力矩器。

背景技術(shù)

慣性導(dǎo)航用撓性加速度計(jì)是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心敏感器件，隨著現(xiàn)代航空技術(shù)的不斷進(jìn)步，高精度、大量程、小型化已經(jīng)成為撓性加速度計(jì)發(fā)展的新需求。加速度計(jì)的體積和量程與加速度計(jì)力矩器系數(shù)和力矩器體積密切相關(guān)，為實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)大量程和小型化的目標(biāo)，就需要提高力矩器氣隙磁場強(qiáng)度，同時(shí)降低力矩器體積，如何設(shè)計(jì)同時(shí)滿足大量程和小型化特點(diǎn)加速度計(jì)力矩器則成為了加速度計(jì)的技術(shù)瓶頸。

力矩器由兩部分組成，一部分是永磁體、磁極片和軛鐵組成的永磁磁路，另一部分是固定在加速度計(jì)擺片上的導(dǎo)電線圈。提升加速度計(jì)永磁力矩器的力矩器系數(shù)有兩種方法，一是增加線圈匝數(shù)，二是提升永磁磁路的氣隙磁場強(qiáng)度。通過增加線圈匝數(shù)來增大力矩器系數(shù)能夠在一定程度上增大力矩器系數(shù)，但同時(shí)會(huì)帶來結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題和線圈發(fā)熱問題，因此線圈匝數(shù)不宜增加過多，通常采用提升氣隙磁場強(qiáng)度的方法來增大力矩器系數(shù)。要提升力矩器的氣隙磁場強(qiáng)度，同時(shí)降低力矩器體積，就需要重新對(duì)永磁力矩器的永磁磁路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)。

目前石英撓性加速度計(jì)多采用軛鐵、永磁體和單個(gè)磁極片組成的結(jié)構(gòu)形式，永磁體尺寸受軛鐵結(jié)構(gòu)尺寸的限制較大，有限體積內(nèi)難以提高氣隙磁場強(qiáng)度，為增大氣隙磁場強(qiáng)度，必須增大軛鐵體積和永磁體體積，因此該在高氣隙磁場強(qiáng)度和小型化方面無法兼容。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種加速度計(jì)用小型化高氣隙磁場強(qiáng)度的永磁力矩器，以有效提升加速度計(jì)量程、減小加速度計(jì)體積。

本發(fā)明的小型化高氣隙磁場強(qiáng)度的永磁力矩器包括軛鐵、永磁體、上磁極片、下磁極片和線圈，其中下磁極片位于該結(jié)構(gòu)的最底部，永磁體固定于下磁極片上表面，上磁極片固定于永磁體的上表面，從而永磁體、下磁極片和上磁極片組成永磁組件。軛鐵和下磁極片相連接，同時(shí)和上磁極片之間形成永磁氣隙，線圈位于永磁氣隙內(nèi)部。永磁力矩器工作時(shí)，線圈通過線圈墊塊固定在加速度計(jì)擺片上。

在按照本發(fā)明的小型化高氣隙磁場強(qiáng)度的永磁力矩器中，所述軛鐵為具有多層臺(tái)階型通孔的導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)，其臺(tái)階孔上部直徑小，下部直徑大，下磁極片與軛鐵的臺(tái)階型通孔連接。

在按照本發(fā)明的小型化高氣隙磁場強(qiáng)度的永磁力矩器中，所述永磁體可為圓柱形或變截面回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，其中變截面回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的最大截面面積與最小截面面積之比通常大于1.2。類似地，所述上磁極片可為圓柱形或變截面回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，其中變截面回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的最大截面面積與最小截面面積之比通常大于1.2。另外，變截面回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的變截面組成形式可以是圓柱+圓柱、圓柱+圓臺(tái)或者其他形式。

在按照本發(fā)明的小型化高氣隙磁場強(qiáng)度的永磁力矩器中，所述下磁極片為圓柱形結(jié)構(gòu)。

在按照本發(fā)明的小型化高氣隙磁場強(qiáng)度的永磁力矩器中，下磁極片、永磁體和上磁極片組成永磁組件，永磁體固定在下磁極片上，上磁極片固定在永磁體上，其固定方式為粘結(jié)或玻璃燒結(jié)。當(dāng)采用玻璃燒結(jié)時(shí)，可以對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度高于200℃，低于永磁體居里溫度的穩(wěn)定化處理。

在按照本發(fā)明的小型化高氣隙磁場強(qiáng)度的永磁力矩器中，永磁組件通過膠接、玻璃燒結(jié)或焊接(比如，激光焊)等方式，固定連接在軛鐵上。當(dāng)采用玻璃燒結(jié)或激光焊時(shí)，可以對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度大于200℃，小于永磁體居里溫度的穩(wěn)定化處理。