CN103901569B - 无间断信号传输结构与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无间断信号传输结构，包括转子、定子、过渡块、磁铁、关节轴承。所述转子内部设置有一个中心通道和至少一个与之平行的旁轴通道，所述定子与第一磁铁通过关节轴承相连，所述关节轴承与所述过渡块之间通过第一磁铁相连；所述第一磁铁为四棱柱形。本发明还公开了一种无间断信号传输结构制造方法，所述中心通道与旁轴通道用于穿过通信光纤，所述旁轴通道内的光纤在穿过相邻两块第一磁铁处外层包覆有第二磁铁。当转子转动时，第一磁铁与第二磁铁的互斥使得第一磁铁与过渡块分离，光纤穿过第一磁铁与过渡块之间的缝隙，从而一边做圆周运动，一边在相邻两块第一磁铁之间做摆动运动，保证信号的传输。
Description
技术领域
本发明涉及一种信号传输结构与方法，尤其涉及一种从旋转平台上的无间断信号传输结构与方法。
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)，多通道光纤滑环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。关于多通道光纤滑环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。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。如下图1所示，道威棱镜是一种像旋转器。光线经过此棱镜后，此像被颠倒180°。另外，使此棱镜以其光轴为轴旋转时，像的旋转角为棱镜旋转角的两倍。理想状态下，平行的两条光线通过准直器后射入道威棱镜，通过道威棱镜的反射、折射后射出，仍然呈平行光线。
一般而言，道威棱镜是利用临界角原理实现内部全反射，所以其视场角有限。同时，保持反射面清洁和使用平行光很重要。在这种结构中需要制作出偏角小的准直器，以及加工精度极高的道威棱镜。传统的多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。并且，在传统的多通道光纤滑环中准直器的封装过程中需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，也就是说，道威棱镜需要二次加工才能保证其配合精度及耦合效率，这不仅提高了生产成本，而且其设备精度也很难保障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无间断信号传输结构，解决旋转体与固定体之间信号传输时成本高、工艺复杂的技术问题。
一种无间断信号传输结构，包括转子、定子、过渡块、磁铁、关节轴承。
所述转子呈圆柱体，沿其中心轴线设置有阶梯状的中心通孔，中心通孔内部为中心通道；在转子内中心通道一侧还设置有与中轴线平行的旁轴通孔，旁轴通孔内部为旁轴通道。
所述定子为一圆管，沿圆管径向，在管壁上开设有阶梯状的关节轴承孔和定位连接孔，关节轴承孔和定位连接孔交替分布。
所述关节轴承孔用于安装关节轴承；所述过渡块为圆柱体，沿中心轴线方向设置有阶梯通孔，与中心通道对应；所述过渡块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。
所述转子的左端面上还设置有若干连接孔，用于固定转子。
所述旁轴通孔截面为圆弧状，旁轴通孔弧形截面的圆心在转子的中轴线上。
所述一种无间断信号传输结构还包括与所述关节轴承数量相当的第一磁铁，所述第一磁铁为四棱柱状，其一端与所述过渡块外壁上的固定的磁导体吸合连接，另一端插入所述关节轴承内圈中固定。
穿过所述旁轴通道的光纤外壁包覆有第二磁铁；所述第一磁铁与所述第二磁铁均为四棱柱形；所述第一磁铁与所述第二磁铁相邻的侧面极性相同。
所述过渡块与所述转子沿中心轴线方向设置有阶梯通孔，与所述中心通道对应。
所述第二磁铁的磁性大于所述第一磁铁的磁性。
本发明还提供了制造一种无间断信号传输结构的方法，解决了目前旋转体与固定体间信号传输的成本高、精度难保障的问题，包括以下步骤：
在所述定子内围绕定子中心轴线布设所述关节轴承；
在所述定子内布设同轴线的过渡体；
在所述过渡体侧壁上布设磁导体；
在相应导磁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；
在所述转子上设置与中心轴线平行的旁轴通孔；
在穿过旁轴通孔的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。
附图说明
图1为解析棱镜法的工作原理示意图；
图2为本发明无间断信号传输结构的剖视示意图；
图3为本发明的无间断信号传输结构中转子的主视剖视图；
图4为本发明的无间断信号传输结构中转子的左视图；
图5为本发明的无间断信号传输结构中定子的左视剖视图；
图6为本发明的无间断信号传输结构中定子的主视剖视图；
图7为本发明的无间断信号传输结构中过渡块的主视剖视图；
图8为本发明的无间断信号传输结构中过渡块的左视图。
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，本实施例其中包括转子1、定子2、过渡块3、第一磁铁4、第二磁铁6、关节轴承5。
如图3与图4所示，转子1呈圆柱体，沿其中心轴线设置有阶梯状的中心通孔，中心通孔内部为中心通道；在转子1内中心通道一侧还设置有与中轴线平行的，截面为圆弧状的旁轴通孔，旁轴通孔内部为旁轴通道，旁轴通孔弧形截面的圆心在转子的中轴线上。转子1的左端面上还设置有若干连接孔，用于固定转子。转子1的右端面上设置有轴承安装凸台和齿轮安装凸台。
如图5与图6所示，定子2为一圆管，沿圆管径向，在管壁上开设有阶梯状的关节轴承孔21和定位连接孔22，关节轴承孔21和定位连接孔22交替分布。关节轴承孔用于安装关节轴承5。
如图7与图8所示，过渡块3为圆柱体，沿中心轴线方向设置有阶梯通孔，与中心通道对应。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21相对应。
如图2所示，还包括与关节轴承5数量相当的第一磁铁4，第一磁铁4为四棱柱状，一端与过渡块3外壁上的固定的磁导体吸合连接，另一端插入关节轴承5内圈中固定。
还包括第二磁铁6，第二磁铁6为中空的四棱柱状，固定在穿过其轴线通孔的光纤上。旁轴通道的轴线位于过渡块3外侧。第一磁铁4和第二磁铁6相邻表面磁极相同。
在实际应用中，中心通道内的光纤从转子1的轴心穿过并穿过过渡块3的轴心。旁轴通道内的光纤穿过相邻的两块第一磁铁4之间，且该光纤穿过相邻两块第一磁铁4处包覆有第二磁铁6，由于相邻的两侧面磁性相同，使得光纤在相邻的两根第一磁铁4之间摆动。
实际工作时，转子1转动，旁轴通道B内的光纤做圆周运动，第二磁铁6的斥力沿圆周使得第一磁铁4与过渡块3外壁吸合的一端被依次推开，随着光纤做圆周运动，被推开的第一磁铁4吸合一端会受斥力退回过渡块3外壁上相应磁导体附近，快速与相应磁导体吸合。这样在转子转动时，光纤可以随转子转动形成一个围绕过度体的转动轨迹包络，保证转子和定子间的无间断信号传输。
制造上述无间断信号传输结构的方法包括以下步骤：
在定子内围绕定子中心轴线布设关节轴承；
在定子内布设同轴线的过渡体；
在过渡体侧壁上布设磁导体；
在相应导磁体和关节轴承间布设第一磁铁，第一磁铁一端吸合导磁体，另一端固定在关节轴承中；
在转子上设置与中心轴线平行的旁轴通孔，旁轴通孔的轴线位于回转过渡体外侧；
在穿过旁轴通孔的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 (6)
1.一种无间断信号传输结构，其特征在于，包括转子(1)、定子(2)、过渡块(3)、磁铁、关节轴承(5)；
所述转子(1)呈圆柱体，沿其中心轴线设置有阶梯状的中心通孔，中心通孔内部为中心通道(A)；在转子(1)内中心通道一侧还设置有与中轴线平行的旁轴通孔，旁轴通孔内部为旁轴通道(B)；
所述定子(2)为一圆管，沿圆管径向，在管壁上开设有阶梯状的关节轴承孔(21)和定位连接孔(22)，关节轴承孔(21)和定位连接孔(22)交替分布；
所述关节轴承孔(21)用于安装关节轴承(5)；所述过渡块(3)为圆柱体，沿中心轴线方向设置有阶梯通孔，与中心通道对应；
所述过渡块(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(21)相对应。
2.根据权利要求1所述的无间断信号传输结构，其特征在于，
所述转子(1)的左端面上还设置有若干连接孔，用于固定转子；
所述旁轴通孔截面为圆弧状，旁轴通孔弧形截面的圆心在转子的中轴线上。
3.根据权利要求2所述的无间断信号传输结构，其特征在于，
还包括与所述关节轴承(5)数量相当的第一磁铁(4)，所述第一磁铁(4)为四棱柱状，其一端与所述过渡块(3)外壁上的固定的磁导体吸合连接，另一端插入所述关节轴承(5)内圈中固定。
4.根据权利要求3所述的无间断信号传输结构，其特征在于，
穿过所述旁轴通道(B)的光纤外壁包覆有第二磁铁(6)；
所述第一磁铁(4)与所述第二磁铁(6)均为四棱柱形；
所述第一磁铁(4)与所述第二磁铁(6)相邻的侧面极性相同。
5.根据权利要求4所述的无间断信号传输结构，其特征在于，
所述第二磁铁(6)的磁性大于所述第一磁铁(4)的磁性；
所述过渡块(3)和所述转子(1)沿中心轴线方向设置有阶梯通孔，与所述中心通道(A)对应。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种无间断信号传输结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤，
在所述定子内围绕定子中心轴线布设所述关节轴承；
在所述定子内布设同轴线的过渡体；
在所述过渡体侧壁上布设磁导体；
在相应导磁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；
在所述转子上设置与中心轴线平行的旁轴通孔；
在穿过旁轴通孔的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。
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