CN103837940B - 一种多通道光纤旋转连接器结构与制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道光纤旋转连接器结构与制造方法。一种多通道光纤旋转连接器结构，设置有中心通道和旁轴通道，还包括转子1、第一定子、第二定子和第三定子，在定子中设置有过渡块，过渡块通过第一磁铁与定子内的侧壁相连。本发明一种多通道光纤旋转连接器的制造方法，将旋转体与固定体之间的光纤通信通过硬件结构的连接关系实现，避免了采用道威棱镜会产生的诸多缺陷，简化了工艺、降低了成本。

Description

一种多通道光纤旋转连接器结构与制造方法

技术领域

本发明涉及一种数据传输结构与制造方法，尤其涉及一种多通道光纤旋转连接器结构与制造方法。

背景技术

在全球经济与信息技术迅速发展的今天，人们对信息量的需求越来越大，在这些高速大容量信号的传输过程中，如何将数据信号从一个旋转平台传输到一个静止平台(双向)，即从旋转体到固定体的信号传输，成为了一种非常重要的技术问题。在其解决方案中，多通道光纤旋转连接器以其数据信号传输的独特优点受到了人们的青睐，它不仅可以传输多路不同信号，而且多个通道更增强了系统的稳定性。

关于多通道光纤旋转连接器的结构设计方案有很多种，如直接耦合法、对称光学结构法、反射法和解旋棱镜法等，其中解旋棱镜法更被人们广泛采用，此类旋转连接器结构中的区别在于选择不同的解旋棱镜。传统的双通道光纤旋转连接器结构主要采用透镜的耦合方式，在解旋棱镜方法中，解旋棱镜的选择主要采用的是道威棱镜，将道威棱镜应用于多通道光纤旋转连接器中的结构如图1所示。传统的双通道光纤滑环的制作过程需要借助精密的多维调整平台以及高精度的光学器件和组装零件，结合成熟的特定工艺进行光路的调节才能保证光路信号耦合的效率，达到要求插入损耗值和旋转变量值，其制作周期比较长。同时，传统的多通道光纤滑环中准直器的封装是要实时在线控制其耦合效率，在保证插入损耗值和旋转变化量值的情况下进行封装；道威棱镜的封装不仅需要实时调整，而且需要再度二次加工才能保证其配合精度及耦合效率；行星齿轮啮合传动无间隙的要求保证传动的平稳性，从而使得光耦合效率得以维持。参考图1所示，传统的双通道光纤旋转连接器包括转子、定子、道威棱镜、道威棱镜套筒、输入通道、输出通道、行星轮系结构等。旋转体与固定端之间的信号通过光学反射、折射的原理进行传输。

另外，如申请号为CN102914823A的发明专利《一种双通道光纤旋转连接器》，公开了一种包括中心通道、旁轴通道和旋转轴的光纤旋转连接器。其中，光信号的传输通过凸透镜和凹透镜相配合的方式，进行信号传输，其同样具有需要精确定位透镜而造成装配过程复杂化的缺点。

因此，急需一种不需要进行复杂光路调节和复杂的装配过程的多通道光纤旋转连接器结构一种多通道光纤旋转连接器结构与制造方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多通道光纤旋转连接器，包括沿同一中轴线自左向右顺序排列的转子、第一定子、第二定子和第三定子，还包括一个传动轴，与各定子平行。

所述转子1为一圆柱体，沿其中轴线开设有阶梯状的中心通孔，还开设有与中心通孔平行的旁轴通孔，中心通孔形成中心通道，旁轴通孔形成旁轴通道。

所述第一定子包括侧壁、第一磁铁、关节轴承和第一定子过渡块，所述侧壁为一开设有中心通孔的圆管，沿圆管径向，在管壁上开设有阶梯状的关节轴承孔，用于安装所述关节轴承；

所述第一定子过渡块为圆柱体，沿中心轴线方向设置开设有阶梯通孔，所述第一定子过渡块外壁上分布有固定的磁导体，所述磁导体的数量和位置，与关节轴承孔相对应；所述第一磁铁的数量与关节轴承相同，所述第一磁铁的一端与所述第一定子过渡块外壁上的固定的磁导体吸合连接，另一端插入相应的所述关节轴承内圈中固定。

所述第二定子结构与第一定子结构相同，包括侧壁、第一磁铁、关节轴承7和第二定子过渡块。所述第一定子过渡块阶梯通孔孔径大的一端与所述第二定子过渡块阶梯通孔孔径大的一端相邻。

所述第三定子为圆柱体，沿中心轴线方向设置开设有阶梯通孔，平行于阶梯通孔的轴线开设有旁轴通孔。

在所述转子右端的外壁上固定有第一齿轮，与所述传动轴上的一个传动齿轮啮合，在第二定子过渡块左端的外壁上固定有第二齿轮，与传动轴上的另一个传动齿轮啮合。

所述转子的中心通孔和所述第一定子过渡块的阶梯通孔通过所述光纤插针连接，所述第二定子过渡块的阶梯通孔与所述第三定子阶梯通孔通过光纤插针连接。

所述中心通道沿第一定子过渡块的阶梯通孔，第二定子过渡块与侧壁间空隙，第三定子旁轴通孔延伸；旁轴通道沿第一定子中过渡块与侧壁间空隙，第二定子阶梯通孔，第三定子阶梯通孔延伸。

在通过所述中心通道的光纤上固定有第二磁铁，位于所述第二定子过渡块的外壁外侧；在通过所述旁轴通道的光纤上固定有第二磁铁，位于第一定子过渡块的外壁外侧；所述第二磁铁的表面磁性与所述第一磁铁的表面磁性相同。

实际工作中，第一齿轮和第二齿轮为两组啮合齿轮，可以保证转子与第二定子过渡块的转速相同，保证信号的无间断传输。

制造上述多通道光纤旋转连接器结构的方法，包括以下步骤，

沿同一中轴线自左向右顺序排列转子和第一定子和第二定子、第三定子，还包括一个传动轴，与各定子平行；

在第一定子中设置第一定子过渡块；

在第一定子的侧壁内布设关节轴承；

在第二定子中设置第二定子过渡块；

在第二定子的侧壁内布设关节轴承；

在第一定子过渡块、第二定子过渡块侧壁上布设磁导体；

在相应磁导体和关节轴承间布设第一磁铁，所述第一磁铁一端吸合导磁体，另一端固定在所述关节轴承中；

在转子右端的外壁上固定第一齿轮，与传动轴上的另一传动齿轮啮合，在第二定子过渡块左端的外壁上固定第二齿轮，与传动轴上的另一个传动齿轮啮合。

在光纤靠近第一磁铁的位置上，布设第二磁铁，第二磁铁与第一磁铁表面磁性相同。

本发明将传统双通道光纤旋转连接器的光学原理用光纤通信的硬件技术代替，解决了光路设计复杂、光学调整程序精度要求高造成的成本高的问题，具有成本低、设备简单、易于维护的优点。

附图说明

图1为传统双通道光纤旋转连接器结构；

图2为本发明一种多通道光纤旋转连接器结构的示意图；

图3为本发明的转子的正视剖视图；

图4为本发明的第一定子的正视剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述：

如图2所示，本实施例中包括沿同一中轴线自左向右顺序排列的转子1和第一定子和第二定子、第三定子，还包括一个传动轴，与各定子平行。

如图2所示，为一圆柱体的转子1中，沿中轴线开设有阶梯状的中心通孔，还开设有与中心通孔平行的旁轴通孔，中心通孔形成中心通道A，旁轴通孔形成旁轴通道B。

如图3所示，第一定子中包括侧壁、第一磁铁6、关节轴承7和过渡块3，侧壁为一开设有中心通孔的圆管，沿圆管径向，在管壁上开设有阶梯状的关节轴承孔，用于安装关节轴承7；过渡块3为圆柱体，沿中心轴线方向设置开设有阶梯通孔，过渡块3的外壁上分布有固定的磁导体，磁导体的数量和位置，与关节轴承孔相对应；第一磁铁6的数量与关节轴承7相通，第一磁铁6的一端与过渡块3外壁上的固定的磁导体吸合连接，另一端插入相应关节轴承7内圈中固定。

如图2所示，第二定子结构与第一定子结构相同，第一定子过渡块3阶梯通孔孔径大的一端与第二定子过渡块3阶梯通孔孔径大的一端相邻；第三定子为圆柱体，沿中心轴线方向设置开设有阶梯通孔，平行于阶梯通孔的轴线开设有旁轴通孔。

结合图2和图4所示，在转子右端的外壁上固定有传动齿轮，与传动轴上的一个传动齿轮啮合，在第二定子过渡块4左端的外壁上固定有传动齿轮，与传动轴上的另一个传动齿轮啮合。

转子的中心通孔和第一定子过渡块3的阶梯通孔通过光纤插针连接，第二定子过渡块3的阶梯通孔与第三定子阶梯通孔通过光纤插针连接。

中心通道A沿第一定子中过渡块3的阶梯通孔，第二定子中过渡块3与侧壁间空隙，第三定子旁轴通孔延伸；旁轴通道B沿第一定子中过渡块3与侧壁间空隙，第二定子阶梯通孔，第三定子阶梯通孔延伸。

在通过中心通道A的光纤上固定有第二磁铁8，位于第二定子过渡块3的外壁外侧；在通过旁轴通道B的光纤上固定有第二磁铁8，位于第一定子过渡块3的外壁外侧；第二磁铁8的表面磁性与第一磁铁6的表面磁性相同。

实际工作中，第一齿轮11和第二齿轮12为两组啮合齿轮，可以保证转子1与第二定子过渡块4的转速相同，保证信号的无间断传输。

制造上述多通道光纤旋转连接器结构的方法，包括以下步骤，

沿同一中轴线自左向右顺序排列转子1和第一定子和第二定子、第三定子，还包括一个传动轴，与各定子平行；

在第一定子中设置第一定子过渡块3；

在第一定子的侧壁内布设关节轴承7；

在第二定子中设置第二定子过渡块4；

在第二定子的侧壁内布设关节轴承7；

在第一定子过渡块、第二定子过渡块侧壁上布设磁导体；

在相应磁导体和关节轴承间布设第一磁铁，所述第一磁铁一端吸合导磁体，另一端固定在所述关节轴承中；

在转子右端的外壁上固定第一齿轮，与传动轴上的另一传动齿轮啮合，在第二定子过渡块4左端的外壁上固定第二齿轮，与传动轴上的另一个传动齿轮啮合。

在光纤靠近第一磁铁的位置上，布设第二磁铁，第二磁铁与第一磁铁表面磁性相同。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种多通道光纤旋转连接器结构，其特征在于，包括沿同一中轴线自左向右顺序排列的转子(1)、第一定子、第二定子和第三定子，还包括一个传动轴，与各定子平行；

所述转子(1)为一圆柱体，沿其中轴线开设有阶梯状的中心通孔，还开设有与中心通孔平行的旁轴通孔，中心通孔形成中心通道（A），旁轴通孔形成旁轴通道（B）；

所述第一定子包括侧壁(2)、第一磁铁(6)、关节轴承(7)和第一定子过渡块(3)，所述侧壁(2)为一开设有中心通孔的圆管，沿圆管径向，在管壁上开设有阶梯状的关节轴承孔，用于安装所述关节轴承(7)；

所述第一定子过渡块(3)为圆柱体，沿中心轴线方向设置开设有阶梯通孔，所述第一定子过渡块(3)外壁上分布有固定的磁导体，所述磁导体的数量和位置，与关节轴承孔相对应；所述第一磁铁(6)的数量与关节轴承(7)相同，所述第一磁铁(6)的一端与所述第一定子过渡块(3)外壁上的固定的磁导体吸合连接，另一端插入相应的所述关节轴承(7)内圈中固定；

第二定子结构与第一定子结构相同，包括侧壁(2)、第一磁铁(6)、关节轴承(7)和第二定子过渡块(4)；所述第一定子过渡块(3)阶梯通孔孔径大的一端与所述第二定子过渡块(4)阶梯通孔孔径大的一端相邻；

所述第三定子为圆柱体，沿中心轴线方向设置开设有阶梯通孔，平行于阶梯通孔的轴线开设有旁轴通孔；

在所述转子(1)右端的外壁上固定有第一齿轮(11)，与所述传动轴(10)上的一个传动齿轮啮合，在第二定子过渡块(4)左端的外壁上固定有第二齿轮(12)，与所述传动轴(10)上的另一个传动齿轮啮合；

所述转子(1)的中心通孔和所述第一定子过渡块(3)的阶梯通孔通过光纤插针(9)连接，所述第二定子过渡块(4)的阶梯通孔与所述第三定子阶梯通孔通过光纤插针连接；

所述中心通道(A)沿第一定子过渡块(3)的阶梯通孔，第二定子过渡块(4)与侧壁(2)间空隙，第三定子旁轴通孔延伸；旁轴通道(B)沿第一定子中过渡块(3)与侧壁(2)间空隙，第二定子阶梯通孔，第三定子阶梯通孔延伸；

在通过所述中心通道(A)的光纤上固定有第二磁铁(8)，位于所述第二定子过渡块(4)的外壁外侧；在通过所述旁轴通道(B)的光纤上固定有第二磁铁(8)，位于第一定子过渡块(3)的外壁外侧；所述第二磁铁(8)的表面磁性与所述第一磁铁(6)的表面磁性相同。

2.根据权利要求1所述的多通道光纤旋转连接器结构，其特征在于，

所述第一齿轮(11)和所述第二齿轮(12)为两组啮合齿轮，可以保证转子(1)与第二定子过渡块(4)的转速相同，保证信号的无间断传输。

3.一种多通道光纤旋转连接器结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤，

沿同一中轴线自左向右顺序排列转子(1)和第一定子和第二定子、第三定子，还包括一个传动轴(10)，与各定子平行；

在第一定子中设置第一定子过渡块(3)；

在第一定子的侧壁内布设关节轴承(7)；

在第二定子中设置第二定子过渡块(4)；

在第二定子的侧壁内布设关节轴承(7)；

在第一定子过渡块(3)、第二定子过渡块(4)侧壁上布设磁导体；

在相应磁导体和关节轴承间布设第一磁铁(6)，所述第一磁铁(6)一端吸合导磁体，另一端固定在所述关节轴承(7)中；

在转子(1)右端的外壁上固定第一齿轮(11)，与传动轴(10)上的另一传动齿轮啮合，在第二定子过渡块(4)左端的外壁上固定第二齿轮，与传动轴上的另一个传动齿轮啮合；

在光纤靠近第一磁铁(6)的位置上，布设第二磁铁(8)，第二磁铁(8)与第一磁铁(6)表面磁性相同。