CN111829513B - 适用于高真空环境的惯性元件电信号传输结构及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及适用于高真空环境的惯性元件电信号传输结构及实现方法，结构包括电极盘、绝缘子引针部件和多个弹性触爪；电极盘上均布设有多个电极接触区，每个电极接触区对应设有一引针穿装孔；绝缘子引针部件包括基座、多个陶瓷套和多个导电引针，多个陶瓷套一一插固于基座上的多个安装孔内，多个导电引针一一插装固定于多个陶瓷套内，多个导电引针的上端部与多个电极接触区上的引针穿装孔一一穿装配合；弹性触爪由铍青铜材制成，由套体部分及至少一个触爪部分构成，在套体部分上设有半圆切口；多个弹性触爪一一套装在多个导电引针上；套体部分与导电引针焊接，触爪部分与对应电极面压紧接触。本发明了实现电信号的可靠传递，满足了高真空环境需求。

Description

适用于高真空环境的惯性元件电信号传输结构及实现方法
技术领域
本发明涉及有高真空要求的惯性导航元器件结构，具体涉及一种适用于高真空环境的惯性元件电信号传输结构及实现方法。
背景技术
惯性导航系统中的核心元件为高精度的惯性元件，如陀螺、加速度计等。这些元件的精度直接决定了惯导系统的精度。传统的机械陀螺、液浮加速度计不需要真空环境，但随着惯导系统精度需求的提高和惯性技术发展进步，谐振陀螺、高精度加速度计技术的发展，该类惯性元件的真空要求成为此类元件技术发展的瓶颈，真空环境的获得和维持，直接影响到了惯性元件的精度和可靠性。
由于此类元件的共同特点是核心零件工作在一个高真空的腔体内，腔体相对较小，腔体内的零件相对较多，放气表面积大，元件工作时真空度要求高。这就要求在进行高真空结构设计时要充分考虑高真空腔体内零件的材料、结构甚至于加工、装配工艺以适应元件的高真空需求。
惯性元件通常都是机、电、光类的敏感器，敏感器的驱动、信号输入输出一般都是由电信号进行传递的。在常压或低真空要求的状态下，通常都会用带绝缘外皮的铜导线锡焊连接的，但此类结构不适于高真空工作环境下，因为焊锡是一类多孔复合材料，而且含有大量的助焊剂等有机物，该材料在高真空环境下会产生大量的放气，破坏真空腔体内的真空度，使惯性元件精度下降以至于失效。用焊锡连接引线的结构，往往工作十几天真空度就不满足工作要求了。因此，在高真空腔体内，焊锡是禁止使用的，电信号的引入、引出成为了元件设计的难点。
通过专利检索，尚无针对惯性元件高真空系统中电信号传输结构的相关专利。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种设计合理、可实现电信号的可靠传递；可降低排气，从而可满足惯性元件系统中的高真空环境需求的适用于高真空环境的惯性元件电信号传输结构及实现方法。
本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：
一种适用于高真空环境的惯性元件电信号传输结构，其特征在于：包括电极盘、绝缘子引针部件和多个弹性触爪；
所述电极盘置于惯性元件真空腔内，在电极盘上沿圆周方向均布设置有多个电极接触区，每个电极接触区对应设置有一引针穿装孔；
所述绝缘子引针部件包括基座、多个陶瓷套和多个导电引针；所述基座为盘形状，安装于惯性元件外壳的端口，在基座上插装有排气管，使外壳内部形成真空腔；在基座上沿圆周方向均布设置有多个安装孔，多个陶瓷套一一插装固定于多个安装孔内，多个导电引针一一插装固定于多个陶瓷套内，多个导电引针的上端部与多个电极接触区上的引针穿装孔形成一一穿装配合；
所述弹性触爪由铍青铜材制成，由套体部分及与套体部分下端一体连接的至少一个触爪部分构成，在套体部分上设置有半圆切口；所述多个弹性触爪一一套装在多个导电引针上位于引针穿装孔的上方位置；其中套体部分与导电引针焊接连接，触爪部分以弹性变形的方式与对应电极接触区的电极面压紧接触，使电极盘与绝缘子引针部件形成固定连接。
进一步的：所述弹性触爪由铍青铜管加工制成，铍青铜管的上端部制有半圆切口；铍青铜管的下端部沿圆周方向设置有七个开槽，形成八个触爪，八个触爪经拉伸和折弯呈花瓣球面形。
一种适用于高真空环境的惯性元件电信号传输结构的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1首选将陶瓷套、导电引针、基座用真空钎焊的形式密封焊接在一起，形成绝缘子引针部件，其中导电引针在真空腔内一侧留长为20mm-30mm；用胎具固定绝缘子引针部件；
S2然后将电极盘与绝缘子引针部件组装，使多个导电引针在真空腔内一侧的预留端一一穿过电极盘上的引针穿装孔，在合适的距离用胎具限定电极盘位置；
S3然后将弹性触爪一一套装在导电引针的上端部，弹性触爪的孔与引针间隙不大于0.05mm，用力下压弹性触爪，使弹性触爪产生弹性变形，用电阻焊将导电引针与弹性触爪上端点焊固定，完成电极固定和触点连接；
S4最后将组装在一起的绝缘子引针部件、电极盘及弹性触爪安装到惯性元件外壳上即可。
进一步的：S1中组装形成的绝缘子引针部件的漏率优于1×10-12Pa m3/s。
进一步的：S3中弹性触爪的弹性变形量为0.1mm-0.2mm。
本发明具有的优点和积极效果：
1、本发明设计了专用的连接零件弹性触爪，连接零件的一端通过压力可靠地与核心零件电极盘接触，另一端与真空腔体封接的导电引针焊接连接，达到与信号传输两端的可靠连接，实现了电信号的可靠传递。
2、本发明的弹性触爪采用铍青铜材料制成，一方面满足了真空环境下的放气要求，另一方面因铍青铜材料具有一定的弹性，可实现零件组装时的弹性变形，使电机盘和导电引针形成稳定可靠的连接。
3、本发明通过多个弹性触爪将绝缘子引针部件和电机盘连接在一起，在解决了电信号传输的基础上，代替了系统的部分紧固功能，节省了系统空间，减少了真空腔体内的零件数量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图：1a、为立体图结构示意图；1b、为剖视图；
图2是本发明电极盘的结构示意图；
图3是本发明绝缘子引针部件的结构示意图：3a、为绝缘子引针部件的整体装配图；3b、为导电引针和陶瓷套管配合的结构示意图；
图4是本发明弹性触爪的结构示意图；4a、为剖视图；4b、为立体结构示意图；
图5是本发明绝缘子引针部件、电极盘及弹性触爪的连接示意图。
具体实施方式
下面结合图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种适用于高真空环境的惯性元件电信号传输结构，请参见图1-5，包括电极盘4、绝缘子引针部件2和多个弹性触爪5。
所述电极盘置于惯性元件真空腔内，在电极盘上沿圆周方向均布设置有多个电极接触区4.1，每个电极接触区对应设置有一引针穿装孔4.2。
所述绝缘子引针部件包括基座2.3、多个陶瓷套2.1和多个导电引针2.2。所述基座为盘形状，安装于惯性元件外壳1的端口，在基座上插装有排气管3，通过排气管将外壳腔体内的空气抽出，使外壳内部形成真空腔；在基座上沿圆周方向均布设置有多个安装孔，多个陶瓷套一一插装固定于多个安装孔内，多个导电引针一一插装固定于多个陶瓷套内。多个导电引针的上端部与多个电极接触区上的引针穿装孔形成一一穿装配合。
所述弹性触爪由铍青铜材制成，铍青铜具有良好的弹性并真空放气率小，是优秀的真空材料，且导电率高，是优良的导电金属材料。弹性触爪由套体部分5.1及与套体部分下端一体连接的至少一个触爪部分5.2构成，在套体部分上设置有半圆切口5.1.1。所述多个弹性触爪一一套装在多个导电引针上位于引针穿装孔的上方位置；其中套体部分与导电引针焊接连接，触爪部分以弹性变形的方式与对应电极接触区的电极面压紧接触，使电极盘与绝缘子引针部件形成固定连接。
上述结构中，进一步的：为减小接触点的接触电阻，一个接线点采用多点接触。弹性触爪结构为将铍青铜管下端部线切开七个开槽5.3，形成八个角，拉伸、折弯出一个花瓣球面，上端部切掉一半外圆，形成半圆切开。弹性触爪零件成型后按照材料规范进行弹性热处理(淬火时效)，然后镀金提高导电性能。
一种适用于高真空环境的惯性元件电信号传输结构的实现方法，包括如下步骤：
S1首选将陶瓷套、导电引针(采用不锈钢针)、基座用真空钎焊的形式密封焊接在一起，形成绝缘子引针部件，形成的绝缘子引针部件的漏率满足要求，一般优于1×10-12Pam3/s。其中导电引针在真空腔内一侧留长为20mm-30mm；用胎具固定绝缘子引针部件。
S2然后将电极盘与绝缘子引针部件组装，使多个导电引针在真空腔内一侧的预留端一一穿过电极盘上的引针穿装孔，在合适的距离用胎具限定电极盘位置；
S3然后将弹性触爪一一套装在导电引针的上端部，弹性触爪的孔与引针间隙不大于0.05mm，用力下压弹性触爪，使弹性触爪产生弹性变形，弹性变形量预选为0.1mm-0.2mm，用电阻焊将导电引针与弹性触爪上端点焊固定，完成电极固定和触点连接，点焊位置6和触点位置7参见附图5；
S4最后将组装在一起的绝缘子引针部件、电极盘及弹性触爪安装到惯性元件外壳上即可，后序再进行真空排气等工艺步骤，使外壳的腔体内达到真空度要求。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和图所公开的内容。

Claims (5)

1.一种适用于高真空环境的惯性元件电信号传输结构，其特征在于：包括电极盘、绝缘子引针部件和多个弹性触爪；
所述电极盘置于惯性元件真空腔内，在电极盘上沿圆周方向均布设置有多个电极接触区，每个电极接触区对应设置有一引针穿装孔；
所述绝缘子引针部件包括基座、多个陶瓷套和多个导电引针；所述基座为盘形状，安装于惯性元件外壳的端口，在基座上插装有排气管，使外壳内部形成真空腔；在基座上沿圆周方向均布设置有多个安装孔，多个陶瓷套一一插装固定于多个安装孔内，多个导电引针一一插装固定于多个陶瓷套内，多个导电引针的上端部与多个电极接触区上的引针穿装孔形成一一穿装配合；
所述弹性触爪由铍青铜材制成，由套体部分及与套体部分下端一体连接的至少一个触爪部分构成，在套体部分上设置有半圆切口；所述多个弹性触爪一一套装在多个导电引针上位 于引针穿装孔的上方位置；其中套体部分与导电引针焊接连接，触爪部分以弹性变形的方式与对应电极接触区的电极面压紧接触，使电极盘与绝缘子引针部件形成固定连接。
2.根据权利要求1所述的适用于高真空环境的惯性元件电信号传输结构，其特征在于：所述弹性触爪由铍青铜管加工制成，铍青铜管的上端部制有半圆切口；铍青铜管的下端部沿圆周方向设置有七个开槽，形成八个触爪，八个触爪经拉伸和折弯呈花瓣球面形。
3.一种实现权利要求1或2所述的适用于高真空环境的惯性元件电信号传输结构的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1 首选将陶瓷套、导电引针、基座用真空钎焊的形式密封焊接在一起，形成绝缘子引针部件，其中导电引针在真空腔内一侧留长为 20mm-30mm；用胎具固定绝缘子引针部件；
S2 然后将电极盘与绝缘子引针部件组装，使多个导电引针在真空腔内一侧的预留端一一穿过电极盘上的引针穿装孔，在合适的距离用胎具限定电极盘位置；
S3 然后将弹性触爪一一套装在导电引针的上端部，弹性触爪的孔与引针间隙不大于0.05mm，用力下压弹性触爪，使弹性触爪产生弹性变形，用电阻焊将导电引针与弹性触爪上端点焊固定，完成电极固定和触点连接；
S4 最后将组装在一起的绝缘子引针部件、电极盘及弹性触爪安装到惯性元件外壳上即可。
4.根据权利要求3所述的适用于高真空环境的惯性元件电信号传输结构的实现方法，其特征在于：S1 中组装形成的绝缘子引针部件的漏率优于 1×10- 12Pa m3/s。
5. 根据权利要求3所述的适用于高真空环境的惯性元件电信号传输结构的实现方法，其特征在于：S3 中弹性触爪的弹性变形量为 0.1mm-0.2mm。
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