一種電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于激光陀螺技術(shù)，涉及一種電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)。所述電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)包括激光陀螺腔體、線圈支架、線圈、勵磁裝置和勵磁裝置安裝座。其中，線圈設(shè)置在線圈支架上，勵磁裝置設(shè)置在勵磁裝置安裝座上，所述線圈位于勵磁裝置的空氣間隙內(nèi)，且二者同軸裝配，另外，線圈支架或者勵磁裝置安裝座位于激光陀螺腔體的側(cè)壁。本發(fā)明利用通以交變電流的線圈在直流磁場內(nèi)產(chǎn)生電磁驅(qū)動力，驅(qū)動激光陀螺腔體，克服閉鎖現(xiàn)象，可以有效減小因材料熱膨脹系數(shù)不匹配對陀螺腔體產(chǎn)生的應(yīng)力，而且體積小，環(huán)境適應(yīng)性強，可靠性高。
【專利說明】一種電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光陀螺技術(shù)，涉及一種電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光陀螺作為一種測量慣性轉(zhuǎn)動的裝置，廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海等各類慣性導航系統(tǒng)。在陀螺安裝載體轉(zhuǎn)動速度較低時，激光陀螺輸出偏頻信號幾乎為零，而不再與載體轉(zhuǎn)速成比例，稱為閉鎖現(xiàn)象。閉鎖現(xiàn)象是激光陀螺的共性問題，嚴重影響激光陀螺的比例因子線性度，在其實際應(yīng)用過程中必須克服。激光陀螺通常利用塞曼效應(yīng)、法拉第效應(yīng)以及機械抖動等方式克服激光陀螺閉鎖效應(yīng)。
[0003]對于目前應(yīng)用最廣泛的機械抖動偏頻方式激光陀螺，通常采用在激光陀螺腔中心孔或者腔體上下兩側(cè)安裝抖動機構(gòu)，對抖動機構(gòu)上粘貼的壓電陶瓷施加交變激勵，使抖動機構(gòu)帶動激光陀螺諧振腔產(chǎn)生圓周方向振動克服閉鎖效應(yīng)。雖然抖動機構(gòu)均由低熱膨脹系數(shù)合金加工而成，但其膨脹系數(shù)仍大于激光陀螺腔體材料熱膨脹系數(shù)，因此在激光陀螺工作環(huán)境溫度變化時，抖動機構(gòu)不可避免對腔體施加作用力，進而導致激光陀螺環(huán)境適應(yīng)能力變差。抖動機構(gòu)尺寸越大、溫度變化范圍越大兩者間因熱膨脹系數(shù)不匹配產(chǎn)生的應(yīng)力越大。而且將抖動機構(gòu)安裝在激光諧振腔上下兩側(cè)，增加了激光陀螺的尺寸，降低了激光陀螺抗振動沖擊能力，限制激光陀螺的應(yīng)用領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了減小抖動機構(gòu)與激光陀螺腔體材料熱膨脹系數(shù)不匹配產(chǎn)生的應(yīng)力，提高抖動激光陀螺環(huán)境適應(yīng)性，本發(fā)明提供了一種體積小、環(huán)境適應(yīng)性強、可靠性高的電磁驅(qū)動式抖動機構(gòu)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)，其包括激光陀螺腔體、線圈支架、線圈、勵磁裝置和勵磁裝置安裝座，其中，線圈設(shè)置在線圈支架上，勵磁裝置設(shè)置在勵磁裝置安裝座上，所述線圈位于勵磁裝置的空氣間隙內(nèi)，且二者同軸裝配，另外，線圈支架或者勵磁裝置安裝座位于激光陀螺腔體的側(cè)壁。
[0006]所述勵磁裝置由永磁體、導磁柱、導磁杯構(gòu)成，導磁杯中心加工圓形盲孔，圓柱形永磁體一個端面裝配于導磁杯盲孔底部，圓柱形導磁柱裝配于永磁體另一端面，且永磁體、導磁柱、導磁杯盲孔三者同軸。
[0007]安裝在激光陀螺腔體側(cè)壁上的線圈支架或者勵磁裝置安裝座材料與激光陀螺腔體材料一致。
[0008]激光陀螺腔體通過中心支柱固定在激光陀螺外殼上，且中心支柱端面與其所安裝的激光陀螺腔體頂面平齊。
[0009]所述中心支柱材料為低膨脹系數(shù)合金。
[0010]驅(qū)動方式為動鐵式時，勵磁裝置與勵磁裝置安裝座裝配后固定于激光陀螺腔體側(cè)壁，線圈和線圈支架安裝在激光陀螺外殼上。[0011]驅(qū)動方式為動圈式時，線圈與線圈支架裝配后固定于激光陀螺腔體側(cè)壁，勵磁裝置與勵磁裝置安裝座安裝在激光陀螺殼體上。
[0012]工作磁場為直流磁場，勵磁方式為永磁體勵磁或螺線管中通過直流電流勵磁。
[0013]本發(fā)明產(chǎn)生的技術(shù)效果:本發(fā)明勵磁裝置或者線圈通過陀螺腔體材料加工的安裝基座與激光陀螺腔體側(cè)壁固定，通過非接觸方式對陀螺腔體施加驅(qū)動交變切向力，減小了料熱膨脹系數(shù)不匹配產(chǎn)生應(yīng)力對激光陀螺諧振腔的影響。抖動機構(gòu)安裝于陀螺腔體外部，不會導致陀螺尺寸特別是高度增加；腔體中心僅安裝用于固定陀螺的中心圓柱，腔體中心開孔尺寸小，特別適合應(yīng)用于小型機械抖動激光陀螺。陀螺腔體中心孔徑向尺寸和中心支柱直徑減小，兩種材料之間因熱膨脹系數(shù)不一致產(chǎn)生的作用力也相應(yīng)減小，在變溫環(huán)境下陀螺諧振腔工作更穩(wěn)定，提高了激光陀螺的環(huán)境適應(yīng)性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)的零件分解圖，其中，1-激光陀螺腔體,2-線圈支架,3-線圈,4-導磁柱,5-永磁體,6-導磁杯,7-勵磁裝置安裝座,8-腔體中心?L，9-中心支柱，10-勵磁裝置。
[0015]圖2是本發(fā)明電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)裝配的俯視圖，其中，1-激光陀螺腔體，2-線圈支架，6-導磁杯，7-勵磁裝置安裝座，9-中心支柱。圖3是圖2的A-A剖視圖，其中，2-線圈支架,3-線圈,4-導磁柱,5-永磁體,6-導磁杯,7-勵磁裝置安裝座。
【具體實施方式】
[0016]下面通過【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明:
[0017] 請同時參閱圖1-圖3，其中，圖1是本發(fā)明電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)的零件分解圖，圖2是本發(fā)明電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)裝配的俯視圖，圖3是圖2的A-A剖視圖。本發(fā)明電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)包括激光陀螺腔體1、線圈支架2、線圈3、中心支柱9、勵磁裝置10和勵磁裝置安裝座7。其中，所述激光陀螺腔體可以為三角形、四邊形或其它多邊形，本實施方式中采用四邊形，且腔體中心加工有圓形通孔(腔體中心孔8)。所述激光陀螺腔體，通過膠粘、壓縮配合、熱連接等方式與中心支柱9裝配，保證激光陀螺腔體頂面與中心支柱9 一個端面平齊。所述中心支柱材料為低膨脹系數(shù)合金，盡量減小與腔體材料熱膨脹系數(shù)差值，可以為銦瓦合金或銦鋼等低膨脹系數(shù)材料。由于抖動機構(gòu)安裝于激光陀螺外側(cè)，中心支柱不再需要安裝抖動驅(qū)動壓電陶瓷，中心支柱直徑可以盡量小，保證中心支柱與陀螺腔體之間的切向連接強度即可。
[0018]所述勵磁裝置10包括導磁柱4、永磁體5、導磁杯6。所述永磁體5為圓柱體,一個端面通過膠粘固定于導磁杯6盲孔底部，導磁柱4同樣通過膠粘等方式固定于永磁體5另一端面，三者保持同軸，以避免螺線管線圈導線產(chǎn)生額外負載以及同其它零件干涉。所述勵磁裝置安裝座7由陀螺腔體材料加工而成，表面加工有與導磁杯6外形相同的槽面(這里用圓弧面代替)，導磁杯6通過膠粘等方式與勵磁裝置安裝座7連接；勵磁裝置安裝座7通過光膠或者膠粘等方式固定于陀螺腔體，保證勵磁裝置的軸線平行于腔體側(cè)壁或者與中心支柱9柱面相切。
[0019]所述線圈3通過膠粘等方式固定于線圈支架2上，并位于導磁杯6盲孔壁與導磁柱4之間，并通過調(diào)整線圈支架2的位置，使線圈軸線與勵磁裝置軸線保持一致，且通過膠粘、緊固件固定等類似方式將線圈支架2以及裝配于線圈支架端面的線圈3固定于陀螺殼體。
[0020]本發(fā)明電磁驅(qū)動式抖動機構(gòu)勵磁裝置驅(qū)動方式為動鐵式，產(chǎn)生的工作磁場為直流磁場，該磁場由永磁體產(chǎn)生，經(jīng)導磁通路傳遞并在磁路氣隙處形成直流磁場。線圈處于勵磁裝置產(chǎn)生的磁場之中，當在線圈中通過交變電流時，在電磁感應(yīng)作用下，兩者之間產(chǎn)生軸向方向相互作用的交變抖動驅(qū)動力，該力的方向沿軸向并平行于激光陀螺腔體側(cè)壁，且恰好沿激光陀螺腔體安裝支柱切線方向，驅(qū)動勵磁裝置沿軸向振動，從而帶動激光陀螺產(chǎn)生圓周方向的振動。當交變電流頻率與陀螺結(jié)構(gòu)圓周方向振動模態(tài)固有頻率相等時，陀螺腔體圓周方向振幅達到最大。
[0021]另外，本發(fā)明電磁驅(qū)動式抖動機構(gòu)勵磁裝置驅(qū)動方式不限于動鐵式，也可以為動圈式。為動圈式時，勵磁裝置固定于激光陀螺安裝外殼，線圈通過線圈支架裝配在激光陀螺腔體側(cè)壁上，且線圈支架材料與激光陀螺腔體材料一致。
[0022]另外，所述勵磁裝置除了采用永磁體產(chǎn)生直流磁場，也可使用通以直流電流的螺線管產(chǎn)生磁場。
【權(quán)利要求】
1.一種電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)，其特征在于:包括激光陀螺腔體、線圈支架、線圈、勵磁裝置和勵磁裝置安裝座，其中，線圈設(shè)置在線圈支架上，勵磁裝置設(shè)置在勵磁裝置安裝座上，所述線圈位于勵磁裝置的空氣間隙內(nèi)，且二者同軸裝配，另外，線圈支架或者勵磁裝置安裝座位于激光陀螺腔體的側(cè)壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)，其特征在于:所述勵磁裝置由永磁體、導磁柱、導磁杯構(gòu)成，導磁杯中心加工圓形盲孔，圓柱形永磁體一個端面裝配于導磁杯盲孔底部，圓柱形導磁柱裝配于永磁體另一端面，且永磁體、導磁柱、導磁杯盲孔三者同軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)，其特征在于:安裝在激光陀螺腔體側(cè)壁上的線圈支架或者勵磁裝置安裝座材料與激光陀螺腔體材料一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)，其特征在于:激光陀螺腔體通過中心支柱固定在激光陀螺外殼上，且中心支柱端面與其所安裝的激光陀螺腔體頂面平齊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)，其特征在于:所述中心支柱材料為低膨脹系數(shù)合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)，其特征在于:驅(qū)動方式為動鐵式時，勵磁裝置與勵磁裝置安裝座裝配后固定于激光陀螺腔體側(cè)壁，線圈和線圈支架安裝在激光陀螺外殼上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)，其特征在于:驅(qū)動方式為動圈式時，線圈與線圈支架裝配后固定于激光陀螺腔體側(cè)壁，勵磁裝置與勵磁裝置安裝座安裝在激光陀螺殼體上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁驅(qū)動式激光陀螺抖動機構(gòu)，其特征在于:工作磁場為直流磁場，勵磁方式為永磁體勵磁或螺線管中通過直流電流勵磁。
【文檔編號】G01C19/66GK103674003SQ201210328592
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月7日
【發(fā)明者】張明輝, 王京獻 申請人:中國航空工業(yè)第六一八研究所