CN114646773A - 力矩器线圈骨架及其与中心摆的连接方法 - Google Patents

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于湘涛
秦淑斌
彭福英
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李平
赵丽娟
刘伶艳
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Abstract

本发明为一种力矩器线圈骨架及其与中心摆的连接方法，力矩器线圈骨架包括骨架管体，所述骨架管体采用石英玻璃材料构成；所述骨架管体的两端分别套设第一环板和第二环板，所述第一环板、所述骨架管体的外壁和所述第二环板之间构成绕线槽；所述第二环板上沿周向间隔设置多个凸台，各所述凸台向远离所述第一环板的方向延伸设置；所述第二环板上还设置整形线固定槽。本发明解决原有骨架和粘接剂线胀系数大、宽温度范围内偏值输出变化大的问题，本发明能有效提高加速度计偏值输出稳定性，增加加速度计输出量程。

Description

力矩器线圈骨架及其与中心摆的连接方法
技术领域
本发明涉及加速度计技术领域，尤其涉及一种力矩器线圈骨架及其与中心摆的连接方法。
背景技术
石英挠性加速度计作为一种线加速度传感器，广泛应用于惯性导航、轨道测绘、石油勘探等领域。在惯性导航领域，要求在宽温度范围内温度漂移小，零位值输出稳定性高。
力矩器线圈通过胶粘剂粘接在中心摆上，正面反面对称位置各粘接一个。现有加速度计力矩器线圈骨架9(如图3、图4所示，其中91为圆形凸台，92为线固定槽)选用铝合金材质并做绝缘处理，优点是质量轻。缺点是线胀系数大(约1.8×10-5/℃)，相对于中心摆线胀系数(5.8×10-7/℃)大一个数量级，并且由于中心摆和铝合金骨架中间起粘接作用的弹性胶粘剂的线胀系数大(约3×10-5/℃)，引起在-50℃～+80℃的宽温度范围内，力矩器线圈、弹性胶粘剂与中心摆受热膨胀遇冷收缩易发生相对位移，导致输出偏值发生较大变化。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种力矩器线圈骨架及其与中心摆的连接方法，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种力矩器线圈骨架及其与中心摆的连接方法，解决原有骨架和粘接剂线胀系数大、宽温度范围内偏值输出变化大的问题，本发明能有效提高加速度计偏值输出稳定性，增加加速度计输出量程。
本发明的目的是这样实现的，一种力矩器线圈骨架，包括骨架管体，所述骨架管体采用石英玻璃材料构成；所述骨架管体的两端分别套设第一环板和第二环板，所述第一环板、所述骨架管体的外壁和所述第二环板之间构成绕线槽；所述第二环板上沿周向间隔设置多个凸台，各所述凸台向远离所述第一环板的方向延伸设置；所述第二环板上还设置整形线固定槽。
在本发明的一较佳实施方式中，所述凸台的数量为3个，设定为第一凸台、第二凸台和第三凸台，第一凸台与第二凸台之间的圆周夹角为90°，第一凸台与第三凸台的之间的圆周夹角为180°。
在本发明的一较佳实施方式中，各所述凸台呈圆弧形设置，各所述凸台沿骨架管体周向的宽度为1.5±0.01mm，各所述凸台沿骨架管体轴向的长度为0.1±0.01mm。
在本发明的一较佳实施方式中，所述骨架管体的外径尺寸为10±0.02mm。
在本发明的一较佳实施方式中，所述整形线固定槽与所述凸台呈周向间隔设置。
在本发明的一较佳实施方式中，所述整形线固定槽呈圆弧形豁口设置，所述整形线固定槽沿骨架管体周向的宽度为1.6±0.01mm，所述整形线固定槽沿骨架管体径向的深度为1.5±0.01mm。
本发明的目的还可以这样实现，一种力矩器线圈骨架与中心摆的连接方法，准备前述的力矩器线圈骨架，在绕线槽内密排绕制规定匝数的铜芯聚氨酯漆包线；对所述力矩器线圈骨架的各凸台位置进行精密研抛，各凸台位置镀SiO2薄膜，中心摆上与各凸台对应的位置镀SiO2薄膜，将力矩器线圈骨架的各凸台与中心摆镀膜位置进行光胶键合连接；光胶键合后，将力矩器线圈骨架和中心摆加温增加光密度进行固化，固化后冷却。
在本发明的一较佳实施方式中，所述SiO2薄膜的厚度为20～30μm。
在本发明的一较佳实施方式中，力矩器线圈骨架与中心摆光胶键合后，将力矩器线圈骨架与中心摆放入密封的红外加热装置内进行加温，逐渐增加光密度。
在本发明的一较佳实施方式中，力矩器线圈骨架与中心摆的固化时间为2～4h，固化温度为≤250℃。
由上所述，本发明提供的力矩器线圈骨架及其与中心摆的连接方法具有如下有益效果：
本发明提供的力矩器线圈骨架，选用石英玻璃材质，线胀系数较原有铝合金材质线胀系数降低一个数量级，与中心摆线胀系数相同，同种材料键合，残余应力低，受热膨胀时，力矩器线圈骨架和中心摆不产生相对位移，有效提高加速度计偏值输出稳定性；本发明的力矩器线圈骨架质量与原有骨架相比，质量减轻10～15mg，加速度计标度因数降低3％～3.5％，增加加速度计输出量程。
本发明提出的力矩器线圈骨架与中心摆的连接方法中，力矩器线圈骨架与中心摆采用石英玻璃，线胀系数在一个数量级，并且力矩器线圈骨架与中心摆利用光胶工艺形成键合层，无须使用胶粘剂，避免了在宽温度范围内胶的温度变化时稳定性受影响，偏值输出稳定性能增加至少1/3；应用本发明的力矩器线圈骨架，能降低偏值在低温(-50℃)到高温(80℃)全温度范围内的温度系数，增加整表输出的稳定性；通过改变骨架结构，降低加速度计标度因数，从而提高加速度计输出量程；本发明通过改变骨架结构、选用材料、粘接方式降低加速度计偏值温度漂移系数和输出量程，尤其适用于在零位附近应用，并且要求全温度范围内(-50℃～+80℃)稳定输出的加速度计。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
其中：
图1：为本发明的力矩器线圈骨架的主视图。
图2：为本发明的力矩器线圈骨架的右视图。
图3：为现有加速度计力矩器线圈骨架的主视图。
图4：为现有加速度计力矩器线圈骨架的右视图。
图中：
100、力矩器线圈骨架；
1、骨架管体；
2、第一环板；
3、第二环板；
4、绕线槽；
5、凸台；
6、整形线固定槽；
9、现有加速度计力矩器线圈骨架；91、圆形凸台；92、线固定槽。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1、图2所示，本发明提供一种力矩器线圈骨架100，包括骨架管体1，骨架管体1为薄壁管状结构，骨架管体1采用石英玻璃材料构成，石英玻璃的密度为2.2kg/cm3，线膨胀系数1×10-7～6×10-7/℃，原有线圈骨架材料为铝合金材料，其密度2.2kg/cm3，线膨胀系数1.8×10-5/℃，力矩器线圈骨架100选用石英玻璃材质，线膨胀系数较原有铝合金材质线胀系数降低一个数量级，与中心摆线胀系数(现有技术)相同，同种材料键合，残余应力低，受热膨胀时，力矩器线圈骨架100和中心摆不产生相对位移，有效提高加速度计偏值输出稳定性；
骨架管体1的两端分别套设第一环板2和第二环板3，第一环板2、骨架管体1的外壁和第二环板3之间构成绕线槽4；第二环板3上沿周向间隔设置多个凸台5，各凸台5向远离第一环板2的方向延伸设置；第二环板3上还设置整形线固定槽6。本发明的凸台采用环设于圆周的方式，与原有的只在腔体中心设置一个圆形凸台不同，本发明的设计方式使得键合更加均匀稳定，且能有效降低骨架重量。
本发明提供的力矩器线圈骨架，选用石英玻璃材质，线胀系数较原有铝合金材质线胀系数降低一个数量级，与中心摆线胀系数相同，同种材料键合，残余应力低，受热膨胀时，力矩器线圈骨架和中心摆不产生相对位移，有效提高加速度计偏值输出稳定性；本发明的力矩器线圈骨架质量与原有骨架相比，质量减轻10～15mg，加速度计标度因数降低3％～3.5％，增加加速度计输出量程。
进一步，如图1、图2所示，凸台5的数量为3个，设定为第一凸台、第二凸台和第三凸台，第一凸台与第二凸台之间的圆周夹角为90°，第一凸台与第三凸台的之间的圆周夹角为180°。在本实施方式中，3个凸台5分别呈0°、90°、180°三个位置均匀分布。
进一步，各凸台5呈圆弧形设置，各凸台5沿骨架管体周向的宽度为1.5±0.01mm，各凸台5沿骨架管体轴向的长度(高度)为0.1±0.01mm。
进一步，骨架管体1的外径尺寸为10±0.02mm。骨架管体1的高度与现有技术中的骨架高度相同，可以为3±0.01mm。绕线槽4的槽宽与现有技术相同，可以为2.8±0.01mm。
进一步，如图1、图2所示，整形线固定槽6与凸台5呈周向间隔设置。本实施方式中，整形线固定槽6与凸台5的圆周夹角为90°。
进一步，如图1、图2所示，整形线固定槽6呈圆弧形设置，整形线固定槽6沿骨架管体周向的宽度为1.6±0.01mm，整形线固定槽6沿骨架管体径向的深度为1.5±0.01mm。
本发明提供一种力矩器线圈骨架与中心摆的连接方法，具体如下：
准备前述的力矩器线圈骨架100，在绕线槽4内密排绕制规定匝数的铜芯聚氨酯漆包线，漆包线始端引出线和末端引出线整理相应形状固定在整形线固定槽6中；
对力矩器线圈骨架的各凸台5位置进行精密研抛，以使光胶面的相对面形误差≤2光圈；各凸台位置镀SiO2薄膜，中心摆(现有技术)上与各凸台对应的位置镀SiO2薄膜，SiO2薄膜的厚度为20～30μm；
经清洗后，将力矩器线圈骨架的各凸台与中心摆镀膜位置进行光胶键合连接；光胶键合在千级洁净间内进行；
光胶键合后，将力矩器线圈骨架和中心摆加温增加光密度进行固化，固化后冷却。具体地，力矩器线圈骨架100与中心摆光胶键合后，将力矩器线圈骨架100与中心摆放入密封的红外加热装置(专用设备)内进行加温，逐渐增加光密度。力矩器线圈骨架100与中心摆的固化时间为2～4h，固化温度为≤250℃。加温完毕,冷却到室温方可取出。
本发明提出的力矩器线圈骨架与中心摆的连接方法中，力矩器线圈骨架与中心摆采用石英玻璃，线胀系数在一个数量级，并且力矩器线圈骨架与中心摆利用光胶工艺形成键合层，无须使用胶粘剂，避免了在宽温度范围内胶的温度变化时稳定性受影响，偏值输出稳定性能增加至少1/3；应用本发明的力矩器线圈骨架，能降低偏值在低温(-50℃)到高温(80℃)全温度范围内的温度系数，增加整表输出的稳定性；通过改变骨架结构，降低加速度计标度因数，从而提高加速度计输出量程；本发明通过改变骨架结构、选用材料、粘接方式降低加速度计偏值温度漂移系数和输出量程，尤其适用于在零位附近应用，并且要求全温度范围内(-50℃～+80℃)稳定输出的加速度计。
由上所述，本发明提供的力矩器线圈骨架及其与中心摆的连接方法具有如下有益效果：
本发明提供的力矩器线圈骨架，选用石英玻璃材质，线胀系数较原有铝合金材质线胀系数降低一个数量级，与中心摆线胀系数相同，同种材料键合，残余应力低，受热膨胀时，力矩器线圈骨架和中心摆不产生相对位移，有效提高加速度计偏值输出稳定性；本发明的力矩器线圈骨架质量与原有骨架相比，质量减轻10～15mg，加速度计标度因数降低3％～3.5％，增加加速度计输出量程。
本发明提出的力矩器线圈骨架与中心摆的连接方法中，力矩器线圈骨架与中心摆采用石英玻璃，线胀系数在一个数量级，并且力矩器线圈骨架与中心摆利用光胶工艺形成键合层，无须使用胶粘剂，避免了在宽温度范围内胶的温度变化时稳定性受影响，偏值输出稳定性能增加至少1/3；应用本发明的力矩器线圈骨架，能降低偏值在低温(-50℃)到高温(80℃)全温度范围内的温度系数，增加整表输出的稳定性；通过改变骨架结构，降低加速度计标度因数，从而提高加速度计输出量程；本发明通过改变骨架结构、选用材料、粘接方式降低加速度计偏值温度漂移系数和输出量程，尤其适用于在零位附近应用，并且要求全温度范围内(-50℃～+80℃)稳定输出的加速度计。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种力矩器线圈骨架，其特征在于，包括骨架管体，所述骨架管体采用石英玻璃材料构成；所述骨架管体的两端分别套设第一环板和第二环板，所述第一环板、所述骨架管体的外壁和所述第二环板之间构成绕线槽；所述第二环板上沿周向间隔设置多个凸台，各所述凸台向远离所述第一环板的方向延伸设置；所述第二环板上还设置整形线固定槽。
2.如权利要求1所述的力矩器线圈骨架，其特征在于，所述凸台的数量为3个，设定为第一凸台、第二凸台和第三凸台，第一凸台与第二凸台之间的圆周夹角为90°，第一凸台与第三凸台的之间的圆周夹角为180°。
3.如权利要求1所述的力矩器线圈骨架，其特征在于，各所述凸台呈圆弧形设置，各所述凸台沿骨架管体周向的宽度为1.5±0.01mm，各所述凸台沿骨架管体轴向的长度为0.1±0.01mm。
4.如权利要求1所述的力矩器线圈骨架，其特征在于，所述骨架管体的外径尺寸为10±0.02mm。
5.如权利要求1所述的力矩器线圈骨架，其特征在于，所述整形线固定槽与所述凸台呈周向间隔设置。
6.如权利要求5所述的力矩器线圈骨架，其特征在于，所述整形线固定槽呈圆弧形豁口设置，所述整形线固定槽沿骨架管体周向的宽度为1.6±0.01mm，所述整形线固定槽沿骨架管体径向的深度为1.5±0.01mm。
7.一种力矩器线圈骨架与中心摆的连接方法，其特征在于，准备如权利要求1至6任一项所述的力矩器线圈骨架，在绕线槽内密排绕制规定匝数的铜芯聚氨酯漆包线；对所述力矩器线圈骨架的各凸台位置进行精密研抛，各凸台位置镀SiO2薄膜，中心摆上与各凸台对应的位置镀SiO2薄膜，将力矩器线圈骨架的各凸台与中心摆镀膜位置进行光胶键合连接；光胶键合后，将力矩器线圈骨架和中心摆加温增加光密度进行固化，固化后冷却。
8.如权利要求7所述的力矩器线圈骨架与中心摆的连接方法，其特征在于，所述SiO2薄膜的厚度为20～30μm。
9.如权利要求7所述的力矩器线圈骨架与中心摆的连接方法，其特征在于，力矩器线圈骨架与中心摆光胶键合后，将力矩器线圈骨架与中心摆放入密封的红外加热装置内进行加温，逐渐增加光密度。
10.如权利要求9所述的力矩器线圈骨架与中心摆的连接方法，其特征在于，力矩器线圈骨架与中心摆的固化时间为2～4h，固化温度为≤250℃。
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