CN108321471B - 一种带有新型转动状态反馈装置的电机式微波开关 - Google Patents

Abstract

一种带有新型转动状态反馈装置的电机式微波开关，包括电路系统、驱动系统、导行系统及转动状态反馈装置；转动状态反馈装置包括上转盘、下转盘、吸力磁钢等。新型转动状态反馈装置安装于微波开关内部的驱动系统和电路系统之间，微波开关工作时通过驱动系统进行状态的转动，新型转动状态反馈装置通过将驱动系统的工作情况反馈至电路系统，从而使外部设备可以通过微波开关电路系统的输出信号检测到微波开关的转动状态。本发明原理简单，结构精巧，解决了传统的电机式微波开关利用干簧管进行转动状态反馈时存在干簧管磁场分布区域计算和应用复杂而导致转动状态反馈不准确的问题，可有效提高提高电机式微波开关转动状态检测的可靠性。

Description

一种带有新型转动状态反馈装置的电机式微波开关

技术领域

本发明涉及一种用于微波通信的微波开关，特别是一种带有新型转动状态反馈装置的电机式微波开关，属于机电技术领域。

背景技术

微波开关是一种航天器有效载荷上的基本产品，它的主要功能是进行通道状态切换，使用较多的是将失效的微波接收机、功率放大器等重要设备切换到备份设备上，它的使用能极大地提高整星的可靠性，是星载有效载荷设备中重要的微波产品之一。微波开关广泛用于卫星、飞船等各种空间航天器的有效载荷上。微波开关作为微波信道的一个基本产品，是各类卫星微波信道无法替代的产品。并且在雷达、通讯、测试设备、仪器、航空、军事装备等领域也有着广泛的应用市场。

微波开关一般由三部分构成：电路系统、驱动系统以及导行系统。电机式微波开关具有结构紧凑的特点，因此，其驱动系统一般是有限转角电机结构，电路系统利用干簧管的磁特性进行转动状态的反馈。由于干簧管存在磁场分布区域计算和应用复杂的问题，对于内部结构紧凑的电机式微波开关更容易出现转动状态反馈不准确的情况，影响电机式微波开关的可靠性。另外，干簧管在生产过程中需要进行干簧管磁场分布区域检验和折弯成形等工序，生产周期较长。此外，微波开关中使用的干簧管采购费用较高，影响微波开关的经济性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种带有新型转动状态反馈装置的电机式微波开关，利用其机械和磁力原理，解决了传统的电机式微波开关利用干簧管进行转动状态反馈时存在干簧管磁场分布区域计算和应用复杂而导致转动状态反馈不准确的问题，可有效提高提高电机式微波开关转动状态检测的可靠性。

本发明的技术解决方案是：一种带有新型转动状态反馈装置的电机式微波开关，包括：电路系统、驱动系统、导行系统及转动状态反馈装置；

转动状态反馈装置包括上转盘、下转盘、吸力磁钢、斥力磁钢、运动磁钢、磁钢运动支架、状态反馈簧片、状态反馈簧片触点、状态反馈簧片推杆和转子轴；电路系统包括印制板；

上转盘与下转盘分别安装在转子轴两端，上转盘上沿周向分布有若干个安装孔，各吸力磁钢、斥力磁钢分别安装在上转盘的安装孔中；磁钢运动支架安装在上转盘一侧，磁钢运动支架沿周向分布有若干个运动磁钢安装筒；各运动磁钢安装在的运动磁钢安装筒中，各运动磁钢上分别对应安装状态反馈簧片推杆；印制板上安装有若干个状态反馈簧片和状态反馈簧片触点，状态反馈簧片与状态反馈簧片触点一一对应，状态反馈簧片的安装位置与状态反馈簧片推杆相对应；

驱动系统驱动转子轴转动，控制状态反馈簧片与状态反馈簧片触点的接触和断开；转动状态反馈装置通过转子轴与导行系统配合，控制微波传输线的通断。

所述驱动系统包括定子、绕组、转子磁钢、驱动磁钢、轴承和外壳；

绕组安装在定子上，定子安装在外壳内，转子磁钢套在转子轴上，驱动磁钢安装在下转盘上，轴承安装在转子轴内部；定子驱动转子磁钢旋转带动转子轴转动。

所述导行系统包括接头、导行基座、连接器座、外导体、簧片、簧片磁钢和簧片推杆；

接头安装在外导体内部，各外导体安装在连接器座上，簧片磁钢安装在簧片推杆内，簧片推杆另一端安装簧片；导行基座包括圆盘底座、导行圆筒、转子轴安装柱，转子轴安装柱位于圆盘底座中心处，导行圆筒沿圆盘底座周向均匀分布，簧片磁钢和簧片推杆安装在导行圆筒内，圆盘底座底部安装连接器座；转子轴通过内部的轴承安装在导行基座的转子轴安装柱上，下转盘连同驱动磁钢位于导行圆筒上方；驱动磁钢驱动簧片磁钢，带动簧片推杆和簧片在导行圆筒内上下运动，簧片与接头接触后形成微波传输线。

所述电路系统还包括引出杆、上盖；各引出杆分布在印制板上，印制板安装在上盖端面上，引出杆从上盖端面伸出。

所述上转盘上沿周向均匀分布有6个安装孔，2个吸力磁钢相隔180°安装在上转盘的安装孔中，斥力磁钢安装在上转盘的其余安装孔中。

所述接头为杆件，头部有插孔与外部插针匹配，传输微波信号，材料为铍青铜。

所述上转盘、下转盘、磁钢运动支架或转子轴的材料为硬铝。

所述状态反馈簧片或状态反馈簧片触点的材料为铍青铜；

所述状态反馈簧片推杆材料为塑料。

所述外导体共4个，其中一个位于连接器座中心处；其余3个沿连接器座周向分布，相邻两连接器座之间夹角为120°。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明解决了传统的电机式微波开关利用干簧管进行转动状态反馈时存在干簧管磁场分布区域计算和应用复杂而导致转动状态反馈不准确的问题，可有效提高提高电机式微波开关转动状态检测的可靠性；

(2)本发明装置由于不再使用传统的电机式微波开关需要使用的干簧管，在生产过程中不用进行干簧管磁场分布区域检验，也不用进行干簧管的折弯成形等工序，加快了生产周期。

(3)本发明装置中设计的零件结构简单且不再使用传统的电机式微波开关需要使用的干簧管，而零件生产费用相比于干簧管的采购费用较低，可以降低微波开关的生产成本。

附图说明

图1(a)为电机式微波开关的外形结构示意图；

图1(b)为电机式微波开关去除外壳、定子等零件后的结构示意图

图2为电机式微波开关转动状态反馈装置的组成结构示意图；

图3为微波开关剖面示意图；

图4(a)为电路系统结构图；

图4(b)为电路系统剖视图；

图5(a)为驱动系统结构图；

图5(b)为驱动系统剖视图；

图6(a)为导行系统结构图；

图6(b)为导行系统剖视图；

图7(a)为转动状态反馈装置装配于导行系统时的示意图；

图7(b)为转动状态反馈装置装配于导行系统时的剖视图；

图8为转动状态反馈装置工作原理示意图。

具体实施方式

如图1(a)、图1(b)、图2所示，一种带有新型转动状态反馈装置的电机式微波开关，包括电路系统1、驱动系统2、导行系统3及转动状态反馈装置4。

如图4(a)、图4(b)所示，电路系统1包括印制板15、引出杆16、上盖17。各引出杆16分别在印制板15上，引出杆16一般通过焊接导线与外部设备连接，外部设备的控制信号通过对应的引出杆输入给微波开关，使微波开关切换至指定状态；微波开关的状态反馈信号通过对应的引出杆16输出，供外部设备检测该状态反馈信号以确定状态是否切换到位。印制板15安装在上盖17端面上，引出杆16从上盖17端面伸出。

如图5(a)、图5(b)所示，驱动系统2包括定子18、绕组19、转子磁钢20、驱动磁钢21、轴承22和外壳30。绕组19安装在定子18上，定子18安装在外壳30上，转子磁钢20安装在转子轴14上，驱动磁钢21安装在下转盘6上，轴承22安装在转子轴14内部。

如图6(a)、图6(b)所示，导行系统3包括接头23、导行基座24、连接器座25、外导体26、簧片27、簧片磁钢28和簧片推杆29。接头23安装在外导体26内部，外导体26分布在连接器座25上，簧片磁钢28安装在簧片推杆29内，簧片推杆29另一端安装簧片27；导行基座24包括圆盘底座、导行圆筒、转子轴安装柱，转子轴安装柱位于圆盘底座中心处，导行圆筒沿圆盘底座周向分布，簧片磁钢28和簧片推杆29安装在导行圆筒内，圆盘底座底部安装连接器座25；转子轴14通过内部的轴承22安装在导行基座24的转子轴安装柱上，下转盘6连同驱动磁钢21位于导行圆筒上方。

簧片27、簧片磁钢28和簧片推杆29组成簧片组，导行基座24和连接器座25装配后内部形成导行腔。簧片组在导行腔中上下运动，簧片组中簧片27与接头23接触后形成微波传输线。接头23为杆件，头部有插孔与外部插针匹配，传输微波信号，材料为铍青铜材料。

如图7(a)、图7(b)所示，转动状态反馈装置4通过其转子轴14内部的轴承22安装在导行系统3的导行基座24上。

如图2所示，转动状态反馈装置4包括上转盘5、下转盘6、吸力磁钢7、斥力磁钢8、运动磁钢9、磁钢运动支架10、状态反馈簧片11、状态反馈簧片触点12、状态反馈簧片推杆13和转子轴14。上转盘5、下转盘6、磁钢运动支架10和转子轴14由硬铝制造；状态反馈簧片11和状态反馈簧片触点12由铍青铜制造；状态反馈簧片推杆13由塑料制造。

上转盘5与下转盘6安装在转子轴14两端。上转盘5中有数个均布分布的安装孔，2个吸力磁钢7相隔180°安装在上转盘5的安装孔中，斥力磁钢8安装在上转盘5的其余安装孔中。磁钢运动支架10安装在转子轴14的上转盘5一侧，运动磁钢9安装在磁钢运动支架10的数个运动孔中，其中数个与状态反馈簧片11相对应的运动磁钢9之上各自安装1个状态反馈簧片推杆13。印制板15上与状态反馈簧片推杆13相对应的位置安装数个状态反馈簧片11和状态反馈簧片触点12。

如图3所示，转动状态反馈装置4位于电路系统1和驱动系统2之间，转子轴14转动时会带动转子轴上转盘5和转子轴14、下转盘6一起转动，印制板组15上安装有数个状态反馈簧片11和状态反馈簧片触点12。转动状态反馈装置4通过其转子轴14内部的轴承22安装在导行系统3的导行基座24上。

整个微波开关通过外壳螺杆31将电路系统1的上盖17、驱动系统2的外壳和导行系统3的导行基座24固定成一体，从而将微波开关的三个系统固定成一体。外导体26共4个，其中一个位于连接器座25中心处；其余3个沿连接器座25周向分布，相邻两连接器座25之间夹角为120°。

如图8所示，本发明工作过程是：电机式微波开关工作时通过驱动系统2进行状态的转动，当驱动系统2工作时会驱动转子轴14转动至特定状态，转子轴14转动时会带动上转盘5和下转盘6一起转动，上转盘5上安装有2个吸力磁钢7和数个斥力磁钢8。

吸力磁钢7对运动磁钢9产生吸力，从而使运动磁钢9沿着磁钢运动支架10竖直向下移动，状态反馈簧片推杆13也相应竖直向下移动，此时状态反馈簧片11不再被状态反馈簧片推杆13顶起，状态反馈簧片11与状态反馈簧片触点12接触，该状态反馈簧片11对应的状态电路形成回路，可以通过电路系统1输出对应状态的信号供外部设备检测。

同时，斥力磁钢8对运动磁钢9产生斥力，从而使运动磁钢9沿着磁钢运动支架10竖直向上移动，状态反馈簧片推杆13也相应竖直向上移动，此时状态反馈簧片11被状态反馈簧片推杆13顶起，状态反馈簧片11与状态反馈簧片触点12断开，该状态反馈簧片11对应的状态电路形成断路，电路系统1不能输出对应状态的信号供外部设备检测。

电机式微波开关中的印制板组15上安装有数个状态反馈簧片11和状态反馈簧片触点12，分别对应电机式微波开关的数种转动状态，每一个状态下均有1个对应状态的状态反馈簧片11与其状态反馈簧片触点12接触形成回路，其余状态的状态反馈簧片11与其状态反馈簧片触点12断开形成断路。

本发明解决了传统的电机式微波开关利用干簧管进行转动状态反馈时存在干簧管磁场分布区域计算和应用复杂而导致转动状态反馈不准确的问题，可有效提高提高电机式微波开关转动状态检测的可靠性；本发明装置由于不再使用传统的电机式微波开关需要使用的干簧管，在生产过程中不用进行干簧管磁场分布区域检验，也不用进行干簧管的折弯成形等工序，加快了生产周期；本发明装置中设计的零件结构简单且不再使用传统的电机式微波开关需要使用的干簧管，而零件生产费用相比于干簧管的采购费用较低，可以降低微波开关的生产成本，应用前景广泛。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种带有新型转动状态反馈装置的电机式微波开关，其特征在于，包括：电路系统(1)、驱动系统(2)、导行系统(3)及转动状态反馈装置(4)；

转动状态反馈装置(4)包括上转盘(5)、下转盘(6)、吸力磁钢(7)、斥力磁钢(8)、运动磁钢(9)、磁钢运动支架(10)、状态反馈簧片(11)、状态反馈簧片触点(12)、状态反馈簧片推杆(13)和转子轴(14)；电路系统(1)包括印制板(15)；

上转盘(5)与下转盘(6)分别安装在转子轴(14)两端，上转盘(5)上沿周向分布有若干个安装孔，各吸力磁钢(7)、斥力磁钢(8)分别安装在上转盘(5)的安装孔中；磁钢运动支架(10)安装在上转盘(5)一侧，磁钢运动支架(10)沿周向分布有若干个运动磁钢安装筒；各运动磁钢(9)安装在运动磁钢安装筒中，各运动磁钢(9)上分别对应安装状态反馈簧片推杆(13)；印制板(15)上安装有若干个状态反馈簧片(11)和状态反馈簧片触点(12)，状态反馈簧片(11)与状态反馈簧片触点(12)一一对应，状态反馈簧片(11)的安装位置与状态反馈簧片推杆(13)相对应；

驱动系统(2)驱动转子轴(14)转动，控制状态反馈簧片(11)与状态反馈簧片触点(12)的接触和断开；转动状态反馈装置(4)通过转子轴(14)与导行系统(3)配合，控制微波传输线的通断。

2.根据权利要求1所述的一种带有新型转动状态反馈装置的电机式微波开关，其特征在于：所述驱动系统(2)包括定子(18)、绕组(19)、转子磁钢(20)、驱动磁钢(21)、轴承(22)和外壳(30)；

绕组(19)安装在定子(18)上，定子(18)安装在外壳(30)内，转子磁钢(20)套在转子轴(14)上，驱动磁钢(21)安装在下转盘(6)上，轴承(22)安装在转子轴(14)内部；定子(18)驱动转子磁钢(20)旋转带动转子轴(14)转动。

3.根据权利要求2所述的一种带有新型转动状态反馈装置的电机式微波开关，其特征在于：所述导行系统(3)包括接头(23)、导行基座(24)、连接器座(25)、外导体(26)、簧片(27)、簧片磁钢(28)和簧片推杆(29)；

接头(23)安装在外导体(26)内部，各外导体(26)安装在连接器座(25)上，簧片磁钢(28)安装在簧片推杆(29)内，簧片推杆(29)另一端安装簧片(27)；导行基座(24)包括圆盘底座、导行圆筒、转子轴安装柱，转子轴安装柱位于圆盘底座中心处，导行圆筒沿圆盘底座周向均匀分布，簧片磁钢(28)和簧片推杆(29)安装在导行圆筒内，圆盘底座底部安装连接器座(25)；转子轴(14)通过内部的轴承(22)安装在导行基座(24)的转子轴安装柱上，下转盘(6)连同驱动磁钢(21)位于导行圆筒上方；驱动磁钢(21)驱动簧片磁钢(28)，带动簧片推杆(29)和簧片(27)在导行圆筒内上下运动，簧片(27)与接头(23)接触后形成微波传输线。

4.根据权利要求2或3所述的一种带有新型转动状态反馈装置的电机式微波开关，其特征在于：所述电路系统(1)还包括引出杆(16)、上盖(17)；各引出杆(16)分布在印制板(15)上，印制板(15)安装在上盖(17)端面上，引出杆(16)从上盖(17)端面伸出。

5.根据权利要求4所述的一种带有新型转动状态反馈装置的电机式微波开关，其特征在于：所述上转盘(5)上沿周向均匀分布有6个安装孔，2个吸力磁钢(7)相隔180°安装在上转盘(5)的安装孔中，斥力磁钢(8)安装在上转盘(5)的其余安装孔中。

6.根据权利要求3所述的一种带有新型转动状态反馈装置的电机式微波开关，其特征在于：所述接头(23)为杆件，头部有插孔与外部插针匹配，传输微波信号，材料为铍青铜。

7.根据权利要求5或6所述的一种带有新型转动状态反馈装置的电机式微波开关，其特征在于：所述上转盘(5)、下转盘(6)、磁钢运动支架(10)或转子轴(14)的材料为硬铝。

8.根据权利要求7所述的一种带有新型转动状态反馈装置的电机式微波开关，其特征在于：所述状态反馈簧片(11)或状态反馈簧片触点(12)的材料为铍青铜。

9.根据权利要求8所述的一种带有新型转动状态反馈装置的电机式微波开关，其特征在于：所述状态反馈簧片推杆(13)材料为塑料。

10.根据权利要求3所述的一种带有新型转动状态反馈装置的电机式微波开关，其特征在于：所述外导体(26)共4个，其中一个位于连接器座(25)中心处；其余3个沿连接器座(25)周向分布，相邻两连接器座(25)之间夹角为120°。

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