CN108827273A - 一种微力矩信号传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微力矩信号传输装置，包括浮动组件、固定组件和导流丝；浮动组件同轴设置在固定组件的内部；固定组件包括固定支架、绝缘隔套和焊片；固定支架的两个立柱上各开设有N个通孔，2N个通孔在纵向上相互交错，每个通孔内部沿直径方向上伸出两根焊片；浮动组件包括浮动支架、绝缘座和接线片，浮动支架的两个立柱上均匀设置有若干个在纵向上相互交错设置的绝缘座，每个绝缘座上固定有至少一个接线片，各绝缘座上的接线片在纵向上均匀分布有2N层，纵向上对应同一层的一个接线片和一个通孔上的二个焊片通过导流丝实现电气连接；本发明提供的信号传输装置有害力矩小、外形尺寸小，可传输多组信号，装配方便，对陀螺定向仪测试精度影响较小。

Description

一种微力矩信号传输装置

技术领域

本发明属于信号传输技术领域，更具体地，涉及一种微力矩信号传输装置。

背景技术

陀螺定向仪可利用地球自转而使悬浮陀螺电机产生进动性及定轴性来自动确定地球真北方向；在陀螺电机产生进动时，其进动力矩十分微小，因此，为提高其测试精度，要尽量减小陀螺电机进动力以外的各种有害力矩。信号传输装置是陀螺定向仪中的核心部件之一，用于给悬浮的陀螺电机进行供电及信号传输，其性能优劣直接影响到陀螺电机动量矩恒定及定向仪的寻北精度，有如下的技术要求：(1)该装置不能限制内部转动零件的转动自由度；(2)该装置所产生的阻力力矩尽可能小；(3)整个装置无磁性并具有良好的抗腐蚀性；(4)应选用电阻温度系数及线膨胀系数小、弹性后效小、弹性极限高的材料作为该装置中的导流丝；(5)整个装置应保证基准及陀螺所需信号的有效传递；(6)在振动与冲击条件下能保证该装置正常、可靠工作。

目前国内生产的陀螺定向仪中，其采用的信号传输装置结构均为平面盘状形式，即在一个同平面内布置多组导流丝。这种平面结构的导流装置非常适合于信号传输较少的情况下安装，其导流丝分布于同一个平面，但若增加导流丝组数而不增大信号传输装置横截面尺寸，由于空间限制难以完成细小导流丝的固定、安装、成形及定性，同时装配工艺性差，导流丝带来的有害力矩难以相互抵消；若在增加导流丝组数的同时，又增大信号传输装置横截面尺寸，会造成信号传输装置的结构庞大，不利于陀螺定向仪小型化发展。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种微力矩信号传输装置，解决现有信号传输装置中传输多组信号时，有害力矩大，外形尺寸大，对陀螺定向仪测试精度影响较大的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种微力矩信号传输装置，包括浮动组件、固定组件和导流丝；浮动组件同轴设置在固定组件的内部；

固定组件包括固定支架、绝缘隔套和焊片；固定支架包括底座，以及对称分布在底座的圆周边上的第一固定板和第二固定板；第一固定板和第二固定板上分别均匀开设有N个通孔，2N个通孔在纵向上相互交错设置；每个通孔外侧对称设置两根焊片，焊片的一端固定在通孔内部，另一端沿底座的圆周方向延伸；焊片与通孔之间设有绝缘隔套以实现两者的绝缘隔离；

浮动组件包括浮动支架、绝缘座和接线片；浮动支架包括圆盘形安装座，以及沿圆盘形安装座的直径方向设置的U形架；U形架的第一立柱和第二立柱上分别设置有若干个在纵向上相互交错的绝缘座，每个绝缘座上固定有至少一个接线片，各绝缘座上的接线片在纵向上均匀分布有2N层；其中，N为大于等于1小于等于5的自然数；

导流丝的一端固定在第一固定板或第二固定板上的某一通孔伸出的一根焊片上，绕过与该通孔处于同一层的接线片后，其另一端固定在该通孔伸出的另一根焊片上；导流丝固定后保持一定半径的圆弧成型且各导流丝的成型半径一致，各层导流丝间的纵向间距一致。

优选的，上述微力矩信号传输装置，其绝缘座包括分别位于第一立柱或第二立柱两侧的导线管和支座，支座上开设有若干个凹槽，每个凹槽中固定一个接线片。

优选的，上述微力矩信号传输装置，其接线片与绝缘座相连的一端为与凹槽形状相匹配的U形，与导流丝相连的一端为L形，各接线片的L形端与浮动支架的中心线对齐。

优选的，上述微力矩信号传输装置，其浮动组件还包括压线板，压线板用于将各接线片引出的导线固定在第一圆盘形安装座上；

固定组件还包括插头和调节螺钉，各焊片上的引出导线连接到插头中；调节螺钉位于固定支架的底座中心，用于调节浮动支架与固定支架之间的间隙。

优选的，上述微力矩信号传输装置，其第一固定板包括两个独立的第三立柱和第四立柱，第三立柱和第四立柱上均设有N个通孔，第三立柱上的某一层通孔和第四立柱上与其处于同一层的通孔之间通过焊片相连；

第二固定板包括两个独立的第五立柱和第六立柱，第五立柱和第六立柱上均设有N个通孔，第五立柱上的某一个通孔和第六立柱上与其处于同一层的通孔之间通过焊片相连。

优选的，上述微力矩信号传输装置，其浮动支架和固定支架采用铜合金或铝合金制作，加工后进行表面处理。

优选的，上述微力矩信号传输装置，其绝缘座、压线板和绝缘隔套采用PFCC模塑料或者聚酰亚胺材料，通过模压加工制成。

优选的，上述微力矩信号传输装置，其导流丝的材料选自铍青铜、镉青铜、锡锌青铜、银铜、铂银或者金合金材料。

优选的，上述微力矩信号传输装置，其导流丝的截面形状为矩形，轧制宽厚比在10～20之间；

优选的，上述微力矩信号传输装置，其导流丝的电阻率在0.03Ω.mm²/m～0.09Ω.mm²/m之间；弹性模量在1000N/cm²～2000N/cm²之间，弹性后效在0.1％～0.2％之间。

优选的，上述微力矩信号传输装置，其导流丝的材料为铍青铜，弹性模量为1350N/cm²，弹性后效为0.2％，电阻率为0.06Ω.mm²/m，截面尺寸为0.2mm×0.02mm。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的微力矩信号传输装置，其导流丝在横截面上采用对称均匀分布，纵截面上采用间距一致的多层分布，纵向可根据需要布置2～10层导流丝，导流丝按“8”字型焊接在浮动组件与固定组件之间，导流丝这种分布及形状，使整个信号传输装置的力矩左右对称，且分布在一个较窄的范围内，在装配中通过控制导流丝的对称性，使导流丝产生的有害力矩可以相互抵消，整个装置的不平衡力矩较小，其有害力矩小则对陀螺定向仪测试精度影响较小；

(2)本发明提供的微力矩信号传输装置，在不增大装置横截面尺寸的前提下，增加了导流丝组数，可传输多组信号且装置外形尺寸小，装配方便，可靠性高，适用于磁悬浮陀螺定向仪或其它低精度陀螺定向仪信号传输装置的升级换代、技术改进，具有较好的生产应用价值和市场推广前景。

附图说明

图1是本发明实施例提供的微力矩信号传输装置的三维结构图；

图2是本发明实施例提供的微力矩信号传输装置的剖视图；

图3是本发明实施例提供的浮动组件的三维结构图；

图4是本发明实施例提供的固定组件的三维结构图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-浮动组件，2-固定组件，3-导流丝，11-浮动支架，12-绝缘座，121-导线管，122-支座，13-接线片，14-压线板，15-圆盘形安装座，16-U形架，161-第一立柱161，162-第二立柱，21-固定支架，22-绝缘隔套，23-焊片，24-插头，25-调节螺钉，26-底座，27-第一固定板，28-第二固定板，271-第三立柱，272-第四立柱，281-第五立柱，282-第六立柱。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本发明实施例提供的微力矩信号传输装置的三维结构图；图2是本发明实施例提供的微力矩信号传输装置的剖视图；

如图1所示，该微力矩信号传输装置包括浮动组件1、固定组件2和导流丝3；浮动组件1同轴设置在固定组件2的内部；

图3是本发明实施例提供的浮动组件的三维结构图；如图3所示，浮动组件1包括浮动支架11、绝缘座12、接线片13和压线板14；

浮动支架11包括圆盘形安装座15，以及沿圆盘形安装座15的直径方向设置的U形架16，U形架16优选为一体成型；浮动支架11选用铜合金或铝合金制作，加工后对表面进行氧化处理；U形架16的第一立柱161和第二立柱162上分别开设有两个用于安装绝缘座12的通孔，绝缘座12穿过通孔并优选通过粘结的方式固定在第一立柱161或第二立柱162上，如图2和图3所示，四个绝缘座12在纵向上相互交错布置；

绝缘座12包括分别位于第一立柱161或第二立柱162两侧的导线管121和支座122，导线管121和支座122优选为一体成型；支座122沿纵向方向上开设有两个尺寸相当的用于容置接线片13的凹槽，每个凹槽内中粘结一个接线片13，八个凹槽的中心线在纵向上间距一致；各绝缘座12上粘接的接线片13相对于U形架16在纵向上均匀分布8层，每层一个接线片13；接线片13与绝缘座12相连的一端优选为与凹槽形状相匹配的U形，有利于提高粘结可靠性，另一端为L形；各接线片13固定在凹槽中之后，其L形端与浮动支架11的中心线对齐；接线片13选用薄铜板加工后镀银而成。需要指出的是，为了增加接线片13的分布层数，每个支座122上可开设多个凹槽，但由于空间限制难以完成多个接线片13的固定和安装，导致装配工艺性差，因此每个支座122上的凹槽数量不大于3个。

如图2所示，压线板14与圆盘形安装座15通过螺钉固连，用于将各接线片13通过导线管121引出的导线固定在圆盘形安装座15上；绝缘座12和压线板14选用绝缘性能好的模塑料，如PFCC或聚酰亚胺，通过模压加工制成；

图4是本发明实施例提供的固定组件的三维结构图；如图4所示，固定组件2包括固定支架21、绝缘隔套22、焊片23、插头24和调节螺钉25；

固定支架21包括底座26，以及对称分布在底座26的圆周边上的第一固定板27和第二固定板28；固定支架21选用铜合金或铝合金制作，加工后表面进行氧化处理；

第一固定板27和第二固定板28上分别沿纵向上均匀开设有四个通孔，如图2所示，八个通孔在纵向上相互交错布置，且第一固定板27上的第一个通孔与第二固定板28上的第一个通孔之间的距离与绝缘座12上的两个凹槽中心线之间的距离相等；

各通孔外侧对称设有两根焊片23，焊片23的一端固定在通孔内侧，另一端沿底座26的圆周方向延伸；焊片23与通孔之间设有绝缘隔套22以实现两者的绝缘隔离；如图2所示，各焊片23上的引出导线连接到插头24；焊片23选用薄铜板加工后镀银而成，绝缘隔套22选用绝缘性能好的模塑料，如PFCC或聚酰亚胺，通过模压加工制成；

调节螺钉25位于固定支架21的底座26中心，用于调节浮动支架11与固定支架21之间的间隙；调节螺钉25选用铜合金加工而成。

在一个优选的实施例中，第一固定板27包括两个独立的第三立柱271和第四立柱272，第三立柱271和第四立柱272上均设有四个通孔，第三立柱271上的某一层通孔和第四立柱272上与其处于同一层的通孔之间通过焊片23相连；同样的，第二固定板28包括两个独立的第五立柱281和第六立柱282，第五立柱281和第六立柱282上均设有四个通孔，第五立柱281上的某一个通孔和第六立柱282上与其处于同一层的通孔之间通过焊片23相连；相比单立柱结构，此种结构能够缩短导流丝3的长度，避免出现因导流丝3受自重影响下垂而导致变形的现象。

固定组件2及浮动组件1上的零件所选材料均无磁性、随温度变化系数小、抗腐蚀性高。

如图1、图2所示，导流丝3的一端固定在第三立柱271上的某一通孔伸出的焊片23上，绕过与该通孔处于同一层的接线片13后，其另一端固定在第四立柱272上与该通孔处于同一层的通孔伸出的焊片23上；同样的，导流丝3的一端固定在第五立柱281上的某一通孔伸出的焊片23上，绕过与该通孔处于同一层的接线片13后，其另一端固定在第六立柱282上与该通孔处于同一层的通孔伸出的焊片23上；导流丝3与接线片13的L形端之间通过焊接连接。

导流丝3通过焊接加粘接的方式固定在浮动组件1的接线片13与固定组件的焊片23之间，相邻的两层导流丝3构成“8”字型，在纵向上可焊接8层导流丝；导流丝3固定后要保持一定半径的圆弧成型且各导流丝3的成型半径一致，每层导流丝3之间的间距一致。

这种焊接加粘接的方式有利于提高导流丝3固定的可靠性及减小装配中导流丝3的变形，装配时可采用工艺螺钉或工装先将浮动支架11与固定支架21先进行紧固，再焊接导流丝3，焊接时应控制合理的焊接参数，保证导流丝3的焊接质量；装配焊接前，通以电流对导流丝3进行定性处理。

信号传输装置内的有害力矩大小与该装置内导流丝的力矩分布有很大关系，本实施例中的导流丝3在横截面上采用对称均匀分布，纵截面上采用间距一致的多层分布，纵向可根据需要布置2～10层导流丝，导流丝按“8”字型焊接在浮动组件1与固定组件2之间，导流丝3这种分布及形状，使整个信号传输装置的力矩左右对称，且分布在一个较窄的范围内，在装配中通过控制导流丝3的对称性，使导流丝3产生的有害力矩可以相互抵消，这样整个装置的不平衡力矩较小；再通过选择合适的导流丝3以及在装配中控制导流丝3的焊接质量，就可将这样本装置内所产生的有害力矩控制在一个较小的范围内。

导流丝3的截面形状为圆形或矩形，本实施例优选为矩形，矩形导流丝的轧制宽厚比在10～20之间；导流丝3的材料选自铍青铜、镉青铜、锡锌青铜、银铜、铂银或者金合金材料；弹性模量在1000N/cm²～2000N/cm²之间；弹性后效在0.1％～0.2％之间；电阻率在0.03Ω.mm²/m～0.09Ω.mm²/m之间。

本实施例中优选导流丝3的材料为铍青铜，弹性模量为1350N/cm²、弹性后效为0.2％、电阻率为0.06Ω.mm²/m，截面尺寸为0.2mm×0.02mm。

本实施例提供的微力矩信号传输装置中的所有零件在装配前应清洗干净，零件上不能有毛刺，需在洁净环境下进行装配。

本装置的检测方法为：在整个导流丝装置装配完成后，转动调解螺钉25将浮动支架1相对于固定支架4的位置浮起一定的高度后，保证各组导流丝3之间存在一定的距离，互不干扰和短路。

整个信号传输装置在陀螺定向仪内部安装后，浮动组件1与内部陀螺电机进行固联，随陀螺电机一起浮动；固定组件2与陀螺定向仪外部固定的壳体进行固联。

相比于现有的平面盘状形式信号传输装置，本发明提供的微力矩信号传输装置，其导流丝在横截面上采用对称均匀分布，纵截面上采用间距一致的多层分布，导流丝按“8”字型焊接在浮动组件与固定组件之间，导流丝这种分布及形状，使整个信号传输装置的力矩左右对称，且分布在一个较窄的范围内，在装配中通过控制导流丝的对称性，使导流丝产生的有害力矩可以相互抵消，整个装置的不平衡力矩较小，其有害力矩小则对陀螺定向仪测试精度影响较小。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微力矩信号传输装置，其特征在于，包括浮动组件(1)、固定组件(2)和导流丝(3)；所述浮动组件(1)同轴设置在固定组件(2)的内部；

所述固定组件(2)包括固定支架(21)、绝缘隔套(22)和焊片(23)；所述固定支架(21)包括底座(26)，以及对称分布在底座(26)的圆周边上的第一固定板(27)和第二固定板(28)；所述第一固定板(27)和第二固定板(28)上分别均匀开设有N个通孔，2N个通孔在纵向上相互交错设置；每个通孔外侧对称设置两根焊片(23)，所述焊片(23)的一端固定在通孔内部，另一端沿底座(26)的圆周方向延伸；所述焊片(23)与通孔之间设有绝缘隔套(22)以实现两者的绝缘隔离；

所述浮动组件(1)包括浮动支架(11)、绝缘座(12)和接线片(13)；所述浮动支架(11)包括圆盘形安装座(15)，以及沿圆盘形安装座的直径方向设置的U形架(16)；所述U形架(16)的第一立柱(161)和第二立柱(162)上分别设置有若干个在纵向上相互交错的绝缘座(12)，每个所述绝缘座(12)上固定有至少一个接线片(13)，各绝缘座(12)上的所述接线片(13)在纵向上均匀分布有2N层；其中，N为大于等于1小于等于5的自然数；

所述导流丝(3)的一端固定在第一固定板(27)或第二固定板(28)上的某一通孔伸出的一根焊片(23)上，绕过与该通孔处于同一层的接线片(13)后，其另一端固定在所述通孔伸出的另一根焊片(23)上；所述导流丝(3)固定后保持一定半径的圆弧成型且各导流丝(3)的成型半径一致，各层所述导流丝(3)间的纵向间距一致。

2.如权利要求1所述的微力矩信号传输装置，其特征在于，所述绝缘座(12)包括分别位于第一立柱(161)或第二立柱(162)两侧的导线管(121)和支座(122)，所述支座(122)上开设有若干个凹槽，每个所述凹槽中固定一个接线片(13)。

3.如权利要求2所述的微力矩信号传输装置，其特征在于，所述接线片(13)与绝缘座(12)相连的一端为与凹槽形状相匹配的U形，与导流丝(3)相连的一端为L形，各接线片(13)的L形端与浮动支架(11)的中心线对齐。

4.如权利要求1～3任一项所述的微力矩信号传输装置，其特征在于，所述浮动组件(1)还包括压线板(14)，所述压线板(14)用于将各接线片(13)引出的导线固定在第一圆盘形安装座(15)上；

所述固定组件(2)还包括插头(24)和调节螺钉(25)，各焊片(23)上的引出导线连接到所述插头(24)中；所述调节螺钉(25)位于固定支架(21)的底座(26)中心，用于调节浮动支架(11)与固定支架(21)之间的间隙。

5.如权利要求1～3任一项所述的微力矩信号传输装置，其特征在于，所述第一固定板(27)包括两个独立的第三立柱(271)和第四立柱(272)，所述第三立柱(271)和第四立柱(272)上均设有N个通孔，第三立柱(271)上的某一层通孔和第四立柱(272)上与其处于同一层的通孔之间通过焊片(23)相连；

所述第二固定板(28)包括两个独立的第五立柱(281)和第六立柱(282)，所述第五立柱(281)和第六立柱(282)上均设有N个通孔，第五立柱(281)上的某一个通孔和第六立柱(282)上与其处于同一层的通孔之间通过焊片(23)相连。

6.如权利要求5所述的微力矩信号传输装置，其特征在于，所述浮动支架(1)和固定支架(2)采用铜合金或铝合金制作，加工后表面进行氧化处理。

7.如权利要求4所述的微力矩信号传输装置，其特征在于，所述绝缘座(12)、压线板(14)和绝缘隔套(22)采用PFCC模塑料或者聚酰亚胺材料通过模压加工制成。

8.如权利要求1所述的微力矩信号传输装置，其特征在于，所述导流丝(3)的材料选自铍青铜、镉青铜、锡锌青铜、银铜、铂银或者金合金材料。

9.如权利要求8所述的微力矩信号传输装置，其特征在于，所述导流丝(3)的截面形状为矩形，轧制宽厚比在10～20之间；电阻率在0.03Ω.mm²/m～0.09Ω.mm²/m之间；弹性模量在1000N/cm²～2000N/cm²之间，弹性后效在0.1％～0.2％之间。

10.如权利要求9所述的微力矩信号传输装置，其特征在于，所述导流丝(3)的材料为铍青铜，弹性模量为1350N/cm²，弹性后效为0.2％，电阻率为0.06Ω.mm²/m，截面尺寸为0.2mm×0.02mm。