一种定子旋转式磁悬浮敏感陀螺仪制造技术

本发明专利技术提供一种定子旋转式磁悬浮敏感陀螺仪，属于陀螺仪技术领域。该陀螺仪包括磁悬浮轴承系统、磁悬浮陀螺转子系统、力矩器定子旋转系统及陀螺房，磁悬浮轴承系统包括上轴向磁悬浮轴承、下轴向磁悬浮轴承和径向磁悬浮轴承；磁悬浮陀螺转子系统包括磁悬浮陀螺转子、高速电机和力矩器转子组件；力矩器定子旋转系统包括光电码盘、端面轴承、旋转调制转子骨架、旋转调制电机、旋转调制电机安装座、力矩器定子转接盘和力矩器定子组件；陀螺房包括下陀螺房、中陀螺房和上陀螺房。本发明专利技术具有旋转调制功能，能够提高磁悬浮敏感陀螺角速率测量精度；且系统体积更小，功耗更低。

Stator rotating type magnetic suspension sensitive gyroscope

The invention provides a stator rotating magnetic suspension sensitive gyroscope, belonging to the technical field of gyroscopes. The gyroscope consists of magnetic bearing system, magnetic actuator system and gyro rotor stator system, housing, magnetic bearing system including axial magnetic bearing, axial magnetic bearing and radial magnetic bearings; rotor system including magnetic suspension gyroscope rotor gyro maglev high-speed motor, torque and torque of stator rotor assembly; rotating system including photoelectric end bearing, rotary encoder, modulation rotor skeleton, rotation modulation motor, rotating modulation motor mounting seat, stator actuator adapter plate and the actuator includes a stator assembly; a gyro gyroscope under real housing, housing and housing on the gyro gyro. The invention has the function of rotation modulation, and can improve the angular rate measurement accuracy of the magnetic suspension sensitive gyroscope; and the system is smaller in volume and lower in power consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种定子旋转式磁悬浮敏感陀螺仪
本专利技术涉及陀螺仪
，特别是指一种定子旋转式磁悬浮敏感陀螺仪。
技术介绍
陀螺仪作为主要的惯性导航角速率检测设备，在军用、民用领域都发挥着重要作用，现有的高精度、高带宽角速率敏感器件如：光纤陀螺、激光陀螺、磁悬浮敏感陀螺，长时间使用时由于陀螺零偏、随机漂移和温度相关误差在内的陀螺漂移导致的角速率检测误差不可避免。陀螺漂移对高精度陀螺仪检测精度的影响是致命的。旋转调制技术，通过旋转惯性器件敏感轴，使其绕某一固定坐标系(一般为载体坐标系)旋转，从而使得与旋转轴正交方向的陀螺漂移误差被调制成均值为零的周期信号，使其不在成为影响系统测量精度的主要因素。传统旋转调制系统是将整个陀螺仪放置于平台上一起旋转，虽能有效消除陀螺漂移误差，但是整个系统体积较大、功耗较大，尚且不满足航天器对角速率敏感系统提出的高精度、高带宽、体积小、重量轻、功耗小的需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种定子旋转式磁悬浮敏感陀螺仪，以克服现有旋转调制系统体积大，功耗大的不足。该陀螺仪包括磁悬浮轴承系统、磁悬浮陀螺转子系统、力矩器定子旋转系统和陀螺房，磁悬浮轴承系统包括上轴向磁悬浮轴承、下轴向磁悬浮轴承和径向磁悬浮轴承；磁悬浮陀螺转子系统包括磁悬浮陀螺转子、高速电机和力矩器转子组件；力矩器定子旋转系统包括光电码盘、端面轴承、旋转调制转子骨架、旋转调制电机、旋转调制电机安装座、力矩器定子转接盘和力矩器定子组件；陀螺房包括下陀螺房、中陀螺房和上陀螺房；上轴向磁悬浮轴承和下轴向磁悬浮轴承分别通过螺钉固定于上陀螺房和下陀螺房上，上轴向磁悬浮轴承和下轴向磁悬浮轴承轴向支撑磁悬浮陀螺转子，径向磁悬浮轴承通过螺钉固定于中陀螺房，径向磁悬浮轴承径向支撑磁悬浮陀螺转子；磁悬浮陀螺转子分别设有开口向上的第一回转槽和开口向下的第二回转槽，磁悬浮陀螺转子的左右端面与上下端面为同心不同径球面；高速电机与上陀螺房和磁悬浮陀螺转子相连；力矩器转子组件与磁悬浮陀螺转子相连；光电码盘与旋转骨架和下陀螺房相连；旋转骨架分为力矩器定子转接盘定位面、圆光栅安装面、力矩器定子转接盘安装面、端面轴承上轴承板安装面和旋转调制电机安装面；端面轴承包括端面轴承上轴承板和端面轴承转子，端面轴承上轴承板位于定于旋转骨架的下方，通过螺钉固定于端面轴承上轴承板安装面上，端面轴承转子位于端面轴承上轴承板下方，旋转调制电机定子上方；旋转调制电机与旋转调制转子骨架和旋转调制电机安装座相连；力矩器定子组件与力矩器定子转接盘相连，力矩器定子转接盘包括力矩器定子骨架定位面、力矩器定子转接盘固定孔、力矩器定子组件铝座固定螺纹孔和力矩器绕组走线凹槽。其中：高速电机为空心杯外转子结构，包括高速电机定子、高速电机转子锁母和高速电机转子，高速电机定子通过螺钉固定于上陀螺房上，高速电机转子通过高速电机转子锁母轴向固定于磁悬浮陀螺转子的第一回转槽的外侧壁上，高速电机转子驱动磁悬浮陀螺转子高速旋转。力矩器转子组件包括力矩器外转子螺母、力矩器外转子磁钢、力矩器外转子磁钢导磁环、力矩器外转子组件锁母、力矩器内转子螺母、力矩器内转子磁钢、力矩器内转子磁钢导磁环和力矩器内转子组件锁母，其中，力矩器外转子螺母固定于磁悬浮陀螺转子的第二回转槽外侧壁的底部，力矩器外转子磁钢上端贴合在力矩器外转子螺母上，力矩器外转子磁钢导磁环位于力矩器外转子磁钢下端，通过力矩器外转子组件锁母轴向固定于磁悬浮陀螺转子的第二回转槽外侧壁上，力矩器内转子螺母固定于磁悬浮陀螺转子的第二回转槽内侧壁的底部，力矩器内转子磁钢上端贴合在力矩器内转子螺母上，力矩器内转子磁钢导磁环位于力矩器内转子磁钢下端，通过力矩器内转子组件锁母轴向固定于磁悬浮陀螺转子的第二回转槽内侧壁上。光电码盘包括码盘圆光栅、码盘读数头和读数头安装座，码盘圆光栅通过螺栓固定于旋转骨架的圆光栅安装面上，码盘读数头位于码盘圆光栅外侧，通过读数头安装座固定于下陀螺房上。旋转调制电机为分体式结构，包括旋转调制电机转子和旋转调制电机定子，其中，旋转调制电机定子通过螺栓固定于旋转调制电机安装座上，旋转调制电机安装座通过螺钉固定于下陀螺房上，旋转调制电机转子位于旋转调制电机定子内侧，通过螺栓固定于旋转调制转子骨架的旋转调制电机安装面上，力矩器定子转接盘位于旋转调制转子骨架的上端面，通过螺旋固定于旋转调制转子骨架的力矩器定子转接盘安装面上。力矩器定子组件包括力矩器定子组件铝座、力矩器定子骨架和力矩器绕组，力矩器定子骨架包括绕组凸台、力矩器绕组挡块、力矩器绕组走线凹槽、力矩器绕组走线圆孔和力矩器绕组走线方孔，其中，力矩器定子组件铝座位于力矩器定子转接盘上方，通过螺栓固定于力矩器定子转接盘上，力矩器定子骨架位于力矩器定子转接盘的力矩器定子骨架定位面与力矩器定子组件铝座之间，通过环氧树脂固定于力矩器定子组件铝座内侧，力矩器绕组固定于力矩器定子骨架的绕组凸台上，通过力矩器绕组挡块隔离开来，力矩器绕组功率线通过力矩器绕组走线凹槽、力矩器绕组走线孔和力矩器绕组走线槽引出。上轴向磁悬浮轴承、下轴向磁悬浮轴承及径向磁悬浮轴承均为纯电磁球面磁轴承。旋转调制转子骨架为杯形结构，其上端面周向均布4个力矩器定子转接盘定位面，在力矩器定子转接盘定位面外侧平台加工有力矩器定子转接盘安装面，力矩器定子转接盘安装面上均布8个螺纹孔，用于固定力矩器定子转接盘，旋转调制转子骨架最外侧平台上表面为圆光栅安装面，圆光栅安装面上均布9个螺纹孔，用于固定码盘圆光栅，旋转调制转子骨架最外侧平台下表面为端面轴承上轴承板安装面，端面轴承上轴承板安装面均布8个螺纹孔，用于固定端面轴承，旋转调制转子骨架下端面为旋转调制电机安装面，旋转调制电机安装面均布6个螺纹孔，用于固定旋转调制电机转子。力矩器定子转接盘为环形结构，力矩器定子转接盘内环上设有4个凸台，凸台外表面为力矩器定子骨架定位面，凸台上设有力矩器绕组走线凹槽，力矩器定子转接盘外环上均布8个力矩器定子转接盘固定孔，在每个力矩器定子转接盘固定孔的两侧设有力矩器定子组件铝座固定螺纹孔。力矩器定子骨架为圆筒形结构，四个绕组凸台沿力矩器定子骨架外圆柱面周向均匀分布，每个绕组凸台圆周张角为80°；每两个绕组凸台中间布有力矩器绕组挡块；四个力矩器绕组走线方孔沿力矩器定子骨架周向均匀分布在力矩器定子骨架外圆柱面上两个绕组凸台对称面处；四个力矩器绕组走线凹槽沿力矩器定子骨架周向均匀分布；四组力矩器绕组走线圆孔位于四个力矩器绕组走线凹槽内，每组力矩器绕组走线圆孔由两个相同的力矩器绕组走线圆孔组成，贯通于力矩器绕组走线方孔。本专利技术的原理是：本专利技术重要机理是对力矩器定子的旋转调制，即通过旋转调制电机对力矩器定子进行周期性旋转，使磁悬浮敏感陀螺的敏感轴相对于某一固定坐标系周期性旋转，将被测的角速率信号调制到旋转周期载波上，由于陀螺漂移误差不随旋转载波周期性变化，因此就可以通过解调和滤波来消除陀螺漂移误差，提高磁悬浮陀螺角速率检测精度，故本专利技术的创新点在于通过旋转力矩器定子实现对磁悬浮敏感陀螺的旋转调制功能。其中实现力矩器定子旋转的机构主要包括：光电码盘、端面轴承、旋转调制转子骨架、旋转调制电机、旋转调制电机安装座、力矩器定子转接盘和力矩器定子组件；旋转调制电机通过旋转调制转子骨架和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定子旋转式磁悬浮敏感陀螺仪，其特征在于：包括磁悬浮轴承系统、磁悬浮陀螺转子系统、力矩器定子旋转系统和陀螺房，磁悬浮轴承系统包括上轴向磁悬浮轴承(1)、下轴向磁悬浮轴承(2)和径向磁悬浮轴承(3)；磁悬浮陀螺转子系统包括磁悬浮陀螺转子(4)、高速电机(5)和力矩器转子组件(6)；力矩器定子旋转系统包括光电码盘(7)、端面轴承(8)、旋转调制转子骨架(9)、旋转调制电机(10)、旋转调制电机安装座(11)、力矩器定子转接盘(12)和力矩器定子组件(13)；陀螺房包括下陀螺房(14)、中陀螺房(15)和上陀螺房(16)；上轴向磁悬浮轴承(1)和下轴向磁悬浮轴承(2)分别通过螺钉固定于上陀螺房(16)和下陀螺房(14)上，上轴向磁悬浮轴承(1)和下轴向磁悬浮轴承(2)轴向支撑磁悬浮陀螺转子(4)，径向磁悬浮轴承(3)通过螺钉固定于中陀螺房(15)，径向磁悬浮轴承(3)径向支撑磁悬浮陀螺转子(4)；磁悬浮陀螺转子(4)分别设有开口向上的第一回转槽(4‑A)和开口向下的第二回转槽(4‑B)，磁悬浮陀螺转子(4)的左右端面与上下端面为同心不同径球面；高速电机(5)与上陀螺房(16)和磁悬浮陀螺转子(4)相连；力矩器转子组件(6)与磁悬浮陀螺转子(4)相连；光电码盘(7)与旋转骨架(9)和下陀螺房(14)相连；旋转骨架(9)分为力矩器定子转接盘定位面(9‑A)、圆光栅安装面(9‑B)、力矩器定子转接盘安装面(9‑C)、端面轴承上轴承板安装面(9‑D)和旋转调制电机安装面(9‑E)；端面轴承(8)包括端面轴承上轴承板(8‑1)和端面轴承转子(8‑2)，端面轴承上轴承板(8‑1)位于定于旋转骨架(9)的下方，通过螺钉固定于端面轴承上轴承板安装面(9‑D)上，端面轴承转子(8‑2)位于端面轴承上轴承板(8‑1)下方，旋转调制电机定子(10‑2)上方；旋转调制电机(10)与旋转调制转子骨架(9)和旋转调制电机安装座(11)相连；力矩器定子组件(13)与力矩器定子转接盘(12)相连，力矩器定子转接盘(12)包括力矩器定子骨架定位面(12‑A)、力矩器定子转接盘固定孔(12‑B)、力矩器定子组件铝座固定螺纹孔(12‑C)和力矩器绕组走线凹槽(12‑D)。...

【技术特征摘要】
1.一种定子旋转式磁悬浮敏感陀螺仪，其特征在于：包括磁悬浮轴承系统、磁悬浮陀螺转子系统、力矩器定子旋转系统和陀螺房，磁悬浮轴承系统包括上轴向磁悬浮轴承(1)、下轴向磁悬浮轴承(2)和径向磁悬浮轴承(3)；磁悬浮陀螺转子系统包括磁悬浮陀螺转子(4)、高速电机(5)和力矩器转子组件(6)；力矩器定子旋转系统包括光电码盘(7)、端面轴承(8)、旋转调制转子骨架(9)、旋转调制电机(10)、旋转调制电机安装座(11)、力矩器定子转接盘(12)和力矩器定子组件(13)；陀螺房包括下陀螺房(14)、中陀螺房(15)和上陀螺房(16)；上轴向磁悬浮轴承(1)和下轴向磁悬浮轴承(2)分别通过螺钉固定于上陀螺房(16)和下陀螺房(14)上，上轴向磁悬浮轴承(1)和下轴向磁悬浮轴承(2)轴向支撑磁悬浮陀螺转子(4)，径向磁悬浮轴承(3)通过螺钉固定于中陀螺房(15)，径向磁悬浮轴承(3)径向支撑磁悬浮陀螺转子(4)；磁悬浮陀螺转子(4)分别设有开口向上的第一回转槽(4-A)和开口向下的第二回转槽(4-B)，磁悬浮陀螺转子(4)的左右端面与上下端面为同心不同径球面；高速电机(5)与上陀螺房(16)和磁悬浮陀螺转子(4)相连；力矩器转子组件(6)与磁悬浮陀螺转子(4)相连；光电码盘(7)与旋转骨架(9)和下陀螺房(14)相连；旋转骨架(9)分为力矩器定子转接盘定位面(9-A)、圆光栅安装面(9-B)、力矩器定子转接盘安装面(9-C)、端面轴承上轴承板安装面(9-D)和旋转调制电机安装面(9-E)；端面轴承(8)包括端面轴承上轴承板(8-1)和端面轴承转子(8-2)，端面轴承上轴承板(8-1)位于定于旋转骨架(9)的下方，通过螺钉固定于端面轴承上轴承板安装面(9-D)上，端面轴承转子(8-2)位于端面轴承上轴承板(8-1)下方，旋转调制电机定子(10-2)上方；旋转调制电机(10)与旋转调制转子骨架(9)和旋转调制电机安装座(11)相连；力矩器定子组件(13)与力矩器定子转接盘(12)相连，力矩器定子转接盘(12)包括力矩器定子骨架定位面(12-A)、力矩器定子转接盘固定孔(12-B)、力矩器定子组件铝座固定螺纹孔(12-C)和力矩器绕组走线凹槽(12-D)。2.根据权利要求1所述的定子旋转式磁悬浮敏感陀螺仪，其特征在于：所述高速电机(5)为空心杯外转子结构，包括高速电机定子(5-1)、高速电机转子锁母(5-2)和高速电机转子(5-3)，高速电机定子(5-1)通过螺钉固定于上陀螺房(16)上，高速电机转子(5-3)通过高速电机转子锁母(5-2)轴向固定于磁悬浮陀螺转子(4)的第一回转槽(4-A)的外侧壁上，高速电机转子(5-3)驱动磁悬浮陀螺转子(4)高速旋转。3.根据权利要求1所述的定子旋转式磁悬浮敏感陀螺仪，其特征在于：所述力矩器转子组件(6)包括力矩器外转子螺母(6-1)、力矩器外转子磁钢(6-2)、力矩器外转子磁钢导磁环(6-3)、力矩器外转子组件锁母(6-4)、力矩器内转子螺母(6-5)、力矩器内转子磁钢(6-6)、力矩器内转子磁钢导磁环(6-7)和力矩器内转子组件锁母(6-8)，其中，力矩器外转子螺母(6-1)固定于磁悬浮陀螺转子(4)的第二回转槽(4-B)外侧壁的底部，力矩器外转子磁钢(6-2)上端贴合在力矩器外转子螺母(6-1)上，力矩器外转子磁钢导磁环(6-3)位于力矩器外转子磁钢(6-2)下端，通过力矩器外转子组件锁母(6-4)轴向固定于磁悬浮陀螺转子(4)的第二回转槽(4-B)外侧壁上，力矩器内转子螺母(6-5)固定于磁悬浮陀螺转子(4)的第二回转槽(4-B)内侧壁的底部，力矩器内转子磁钢(6-6)上端贴合在力矩器内转子螺母(6-5)上，力矩器内转子磁钢导磁环(6-7)位于力矩器内转子磁钢(6-6)下端，通过力矩器内转子组件锁母(6-8)轴向固定于磁悬浮陀螺转子(4)的第二回转槽(4-B)内侧壁上。4.根据权利要求1所述的定子旋转式磁悬浮敏感陀螺仪，其特征在于：所述光电码盘(7)包括码盘圆光栅(7-1)、码盘读数头(7-2)和读数头安装座(7-3)，码盘圆光栅(7-1)通过螺栓固定于旋转骨架(9)的圆光栅安装面(9-B)上，码盘读数头(7-2)位于码盘圆光栅(7-1)外侧，通过读数头安装座(7-3)固定于下陀螺房(14...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪存孝，张贺，孙志辉，胡纯，楚焕鑫，卢明华，邢国柱，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11