CN110645884B - 一种用于陀螺加速度计径向磁悬浮定子元件找正方法 - Google Patents

一种用于陀螺加速度计径向磁悬浮定子元件找正方法 Download PDF

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Abstract

一种用于陀螺加速度计径向磁悬浮定子元件找正方法，包括转台和十字滑台，在转台上设有定子工装，定子工装连接有电感测试仪，在十字滑台上设有调整机构，在调整机构上设有扭矩传感器，调整好转子工装俯仰、偏航及中心高度后，使定子元件穿过转子元件，电感测试仪测得定子电感值的变化情况，根据定子电感值变化情况得到轴向重合位置，再使转子与定子上线圈接触，扭矩传感器测得接触力传输至工控机计算出同轴位置，通过上述方法实现定子元件与转子元件轴向位置重合及径向位置同轴的找正。

Description

一种用于陀螺加速度计径向磁悬浮定子元件找正方法
技术领域
本发明涉及航天仪器精密测试技术领域，具体涉及一种用于陀螺加速度计径向磁悬浮定子元件找正方法。
背景技术
陀螺加速度计磁悬浮轴承由转子和定子组成，定子线圈通电会对转子产生作用力实现磁悬浮，其磁悬浮元件的电感特性关系到陀螺加速度计的定心精度，并直接影响陀螺加速度计的精度和稳定性，要求对定子和转子间电感特性进行测量，以判断定子元件是否合格。
定子与转子间电感特性的测量对定、转子元件的相对位置要求较高，定子和转子同轴，且轴向位置重合，才能准确测得电感数值，传统测试方法用精密铣床保证定、转子工装同轴，靠手工找正轴向位置，由于定子外形有差异,其在芯轴轴向位置不固定，靠手工找正轴向位置较困难。
发明内容
为解决上述现有技术方法存在测试效率低、找正误差大的缺陷，本发明提供一种用于陀螺加速度计径向磁悬浮定子元件找正方法。
本发明的技术方案是：一种用于陀螺加速度计径向磁悬浮定子元件找正方法，包括转台和十字滑台，在所述转台上设有定子工装，所述定子工装连接有电感测试仪，在所述十字滑台上设有调整机构，在所述调整机构上设有扭矩传感器，在所述扭矩传感器上设有转子工装，所述扭矩传感器连接有工控机；
所述的陀螺加速度计径向磁悬浮定子找正方法的步骤为：
S1：测试前调整：驱动十字滑台将转子工装移动到与定子工装相对位置，在定子工装上固定安装千分表，千分表在转子工装端面转一圈测得端面的垂直度，通过调整机构将转子工装端面调整垂直，由于转子工装轴线和端面垂直,因此将转子工装轴线和定子工装轴线调整平行，将千分表置于转子工装内旋转一圈进行检测，通过调整机构调整转子工装高度位置，驱动十字滑台调整转子工装水平方向位置，使转子工装轴线和定子工装轴线重合。
S2：轴向位置找正方法：在转子工装中安装标准的转子元件，在定子工装上安装定子元件，驱动十字滑台使转子工装朝向定子工装移动，定子元件穿过转子元件，电感测试仪测得定子元件电感值的变化情况，转子元件靠近和离开定子元件两侧端面时，电感测试仪两次测得定子元件位置参数的均值为转子元件和定子元件轴向重合位置；
S3：径向位置找正方法：驱动十字滑台使转子元件和定子元件处于轴向重合位置，依次滑动十字滑台使转子元件分别与定子元件上两个水平方向的线圈接触，扭矩传感器检测到转子元件与线圈的接触力达到预先设定值并传输至工控机，工控机根据两个线圈与转子元件的接触位置计算出两个线圈到转子元件间距的均值，测得转子元件与定子元件水平方向的同轴位置；
S4：完成径向位置定子元件找正：由于定子元件水平方向的线圈与转子元件处于同轴位置，将转台驱动定子元件转动使定子元件垂直方向的线圈转动至水平方向，且定子元件垂直方向的线圈与转子元件处于同轴位置。
优选的，所述调整机构包括能调整转子工装高度的伸缩台，在所述伸缩台上设有能调整转子工装俯仰角的俯仰台，在所述俯仰台上设有能调整转子工装偏航角的旋转台，所述扭矩传感器设置在所述旋转台上。
优选的，在所述定子工装上设置有能安装不同内径定子元件的芯轴。
本发明的有益效果：本发明提供的一种用于陀螺加速度计径向磁悬浮定子元件找正方法中，调整好转子工装俯仰、偏航及中心高度后，使定子元件穿过转子元件，电感测试仪测得定子电感值的变化情况，根据定子电感值变化情况得到轴向重合位置，再使转子与定子上线圈接触，扭矩传感器测得接触力传输至工控机计算出同轴位置，通过上述方法实现定子元件与转子元件轴向位置重合及径向位置同轴的找正。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为转子元件与定子元件轴向位置重合图；
图3为转子元件与定子元件同轴位置示意图；
图4为调整机构结构示意图；
图5为电感测试仪测试定子电感值与轴向位置数据图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明技术方案如下：一种用于陀螺加速度计径向磁悬浮定子元件找正方法，如图1所示，包括转台1和十字滑台2，在转台1上设有定子工装3，转台1包括电机，该电机与定子工装3上的芯轴连接，定子工装3连接有电感测试仪4，在十字滑台2上设有调整机构5，在调整机构5上设有扭矩传感器6，在扭矩传感器6上设有转子工装7，扭矩传感器6连接有工控机；
所述的陀螺加速度计径向磁悬浮定子找正方法的步骤为：
S1：测试前调整：驱动十字滑台2将转子工装7移动到与定子工装3相对位置，在定子工装3上固定安装千分表，当千分表测头靠近转子工装7端面时，千分表探针走向为正，当千分表测头远离转子工装7端面时，千分表探针走向为负，根据千分表探针指向来调整调整机构的俯仰角和偏航角，千分表在转子工装7端面转一圈测得端面的垂直度，通过调整机构5将转子工装7端面调整垂直，由于转子工装7轴线和端面垂直,因此将转子工装7轴线和定子工装3轴线调整平行，将千分表置于转子工装7内旋转一圈进行检测，通过调整机构5调整转子工装7高度位置，驱动十字滑台2调整转子工装7水平方向位置，使转子工装7轴线和定子工装3轴线重合。
S2：轴向位置找正方法：取掉定子工装3上的千分表，在转子工装7中安装标准的转子元件8，在定子工装3上安装被测定子元件9，驱动十字滑台2使转子工装7朝向定子工装3移动，定子元件9穿过转子元件8，电感测试仪4测得定子元件9电感值的变化情况，转子元件8靠近和离开定子元件9两侧端面时，如图2所示，电感测试仪4两次测得定子元件9位置参数的均值为转子元件8和定子元件9轴向重合位置；
S3：径向位置找正方法：驱动十字滑台2使转子元件8和定子元件9处于轴向重合位置，依次滑动十字滑台2使转子元件8分别与定子元件9上两个水平方向的线圈91接触，在工控机上预先设定转子元件8与线圈91的接触力值，扭矩传感器6检测到转子元件8与线圈91的接触力达到设定值并传输至工控机，工控机根据两个线圈91与转子元件8的接触位置计算出两个线圈91到转子元件8间距的均值，测得转子元件8与定子元件9水平方向的同轴位置。
S4：由于定子元件9水平方向的线圈91与转子元件8处于同轴位置，将转台1驱动定子元件9转动使定子元件9垂直方向的线圈91转动至水平方向，且定子元件9垂直方向的线圈91与转子元件8处于同轴位置，完成径向位置定子元件找正。
在转子元件8与线圈91的接触力达到预先设定值后，该位置点为转子元件8与线圈91零距离接触位置，如图3所示，驱动十字滑台2反向带动转子工作7移动，电感测试仪4测得定子元件9在移动0um～75um位置过程中的电感值变化情况，工控机根据电感值变化情况与位移变化测得位移-电感值曲线图，根据电感测试仪4测得不同位置的电感值变化情况来判断被测定子元件是否符合磁悬浮轴承的装配标准。
如图4所示，调整机构5包括能调整转子工装7高度的伸缩台51，在伸缩台51上设有能调整转子工装7俯仰角的俯仰台52，在俯仰台52上设有能调整转子工装7偏航角的旋转台53，扭矩传感器6设置在旋转台53上，伸缩台51、俯仰台52及旋转台53都包括具有精准刻度的扭头，转动俯仰台52上的扭头来使俯仰台两端升降来改变转子工装7的俯仰角，再转动旋转台53上的扭头使旋转台旋转来改变转子工装7的偏航角，从而使转子工装7端面与定子工装3端面保持平行，转动伸缩台51上的扭头来使伸缩台51升降来改变转子工装的高度位置，从而使定子工装3轴线与转子工装7轴线处在同一水平线上。
由于定子9内径有差异，在定子工装3上采用有锥度的芯轴，可安装不同内径的定子9。
在转子元件经过定子元件时，电感测试仪测得定子电感值，定子线圈电感值会先增大后减小，与轴向位置形成曲线图5，电感-距离变化曲线峰值处电感变化平缓，可根据峰值处相同电感值对应的两个轴向位置均值作为定子和转子的轴向重合位置，在后续测试中，直接将被测定子元件安装在定子工装的芯轴上，工控机控制十字滑台沿定子工装方向滑动带动转子工装移动，使转子元件穿过定子元件，电感测试仪测得定子线圈的电感值变化情况传输至工控机形成曲线图，工控机计算出峰值处相同电感值对应的两个轴向位置平均值，从而测得定子元件与转子元件轴向重合位置，驱动十字滑台移动使定子元件与转子元件处于轴向重合位置，再依次驱动十字滑台移动沿径向使转子元件分别与定子元件水平位置的两个线圈零距离接触，通过两次的接触位置间距计算出定子元件到线圈间距的均值，从而测得径向同轴位置，转台驱动定子元件转动使垂直方向的线圈转动至水平方向，从而完成径向位置定子元件找正。
在定子元件径向位置找正的时候，对原垂直方向的两个线圈进行电感特性测试，电感测试仪分别测得定子元件在反向移动移动0um～75um位置过程中的电感值变化情况，完成两个水平方向的定子元件电感特性测试，根据电感测试仪测得数值变化的大小来判断该被测定子是否符合磁悬浮轴承的装配标准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种用于陀螺加速度计径向磁悬浮定子元件找正方法，其特征在于：包括转台(1)和十字滑台(2)，在所述转台(1)上设有定子工装(3)，所述定子工装(3)连接有电感测试仪(4)，在所述十字滑台(2)上设有调整机构(5)，在所述调整机构(5)上设有扭矩传感器(6)，在所述扭矩传感器(6)上设有转子工装(7)，所述扭矩传感器(6)连接有工控机；
所述的陀螺加速度计径向磁悬浮定子元件找正方法的步骤为：
S1：测试前调整：驱动十字滑台(2)将转子工装(7)移动到与定子工装(3)相对位置，在定子工装(3)上固定安装千分表，千分表在转子工装(7)端面转一圈测得端面的垂直度，通过调整机构(5)将转子工装(7)端面调整垂直，由于转子工装(7)轴线和端面垂直,因此将转子工装(7)轴线和定子工装(3)轴线调整平行，将千分表置于转子工装(7)内旋转一圈进行检测，通过调整机构(5)调整转子工装(7)高度位置，驱动十字滑台(2)调整转子工装(7)水平方向位置，使转子工装(7)轴线和定子工装(3)轴线重合；
S2：轴向位置找正方法：在转子工装(7)中安装标准的转子元件(8)，在定子工装(3)上安装定子元件(9)，驱动十字滑台(2)使转子工装(7)朝向定子工装(3)移动，定子元件(9)穿过转子元件(8)，电感测试仪(4)测得定子元件(9)电感值的变化情况，转子元件(8)靠近和离开定子元件(9)两侧端面时，电感测试仪(4)两次测得定子元件(9)位置参数的均值为转子元件(8)和定子元件(9)轴向重合位置；
S3：径向位置找正方法：驱动十字滑台(2)使转子元件(8)和定子元件(9)处于轴向重合位置，依次滑动十字滑台(2)使转子元件(8)分别与定子元件(9)上两个水平方向的线圈(91)接触，扭矩传感器(6)检测到转子元件(8)与线圈(91)的接触力达到预先设定值并传输至工控机，工控机根据两个线圈(91)与转子元件(8)的接触位置计算出两个线圈(91)到转子元件(8)间距的均值，测得转子元件(8)与定子元件(9)水平方向的同轴位置；
S4：完成径向位置定子元件找正：由于定子元件(9)水平方向的线圈(91)与转子元件(8)处于同轴位置，将转台(1)驱动定子元件(9)转动使定子元件(9)垂直方向的线圈(91)转动至水平方向，且定子元件(9)垂直方向的线圈(91)与转子元件(8)处于同轴位置。
2.根据权利要求1所述的一种用于陀螺加速度计径向磁悬浮定子元件找正方法，其特征在于：所述调整机构(5)包括能调整转子工装(7)高度的伸缩台(51)，在所述伸缩台(51)上设有能调整转子工装(7)俯仰角的俯仰台(52)，在所述俯仰台(52)上设有能调整转子工装(7)偏航角的旋转台(53)，所述扭矩传感器(6)设置在所述旋转台(53)上。
3.根据权利要求1所述的一种用于陀螺加速度计径向磁悬浮定子元件找正方法，其特征在于：在所述定子工装(3)上设置有带有锥度并且能安装不同内径定子元件(9)的芯轴。
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