CN203672379U - 三轴磁流体陀螺 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种三轴磁流体陀螺，包括底部设置有凸台的单轴磁流体陀螺，三个单轴磁流体陀螺安装于三轴安装块中；三轴安装块在其三个正交表面上分别设置有一个用于安装单轴磁流体陀螺的圆柱形腔体，单轴磁流体陀螺以其凸台通过螺栓固定于圆柱形腔体底面；每个圆柱形腔体顶部安装有用于封闭单轴磁流体陀螺的端盖，端盖上设置有用于使单轴磁流体陀螺的电极穿过的通孔；三轴安装块底部均匀的设置有具有安装孔的突缘。本实用新型把三个正交轴向的单轴磁流体陀螺经过有效的整合，能够在同一时间内测量绕三个正交轴的角运动，省却了多个单轴磁流体陀螺装配时保证相对位置的麻烦,从而减小了测量误差,提高了测试系统的精度。
Description
技术领域
本实用新型属于传感器设备领域，具体的说，是涉及一种磁流体陀螺。
背景技术
目前，航天大国都在竞相发展高分辨率对地观测、高精度指向等卫星平台与应用技术。卫星微角振动测量与控制是实现卫星平台与遥感系统等有效载荷高精度姿态指向的前提与基础。
提供卫星微角振动信息的陀螺须兼具带宽大（接近1KHz）、体积小、重量轻、寿命长、抗冲击等特性，而目前无论是传统机械陀螺还是光纤陀螺、MEMS陀螺都不能兼具这些特性。
因此，公开号为CN103453896A的中国专利申请提出了一种新型的单轴磁流体陀螺以满足微角振动测量的需要。如图1所示，该单轴磁流体陀螺包括有金属外壳1，金属外壳1的外底部形成有向内凹进的螺柱孔3，金属外壳1的内部设置有永磁体4、密封套6、芯柱10、压套12、螺纹压盖15。永磁体4的底部连接在金属外壳1的内底面上；密封套6设置在永磁体4上，并包裹住永磁体4的外周边，密封套6的外周边设置有密封圈7；芯柱10的底端面连接在密封套6上端面的中心部，在芯柱10的上端面，沿轴向向内凹进的形成有内电极孔11；压套12轴向形成有贯通孔，并通过该贯通孔套在芯柱10的外周，压套12的底端面与密封套6的上端面之间形成有流体通道8，流体通道8内设置有磁流体9；螺纹压盖15嵌入在压套12与金属外壳1的内周边所形成的空间内，并与金属外壳1的内周边螺纹连接，螺纹压盖15上相对称的设置有两个外电极孔16。金属外壳1、螺柱孔3、永磁体4、密封套6、芯柱10、压套12和螺纹压盖15的轴线与该磁流体陀螺的敏感轴5在同一轴线上。金属外壳1的内周面上与压套12和螺纹压盖15相对应处，分别形成有金属外壳下孔肩13和金属外壳上孔肩17，压套12底端的外周边压在金属外壳下孔肩13上，螺纹压盖15的外周边压在金属外壳上孔肩17上。密封套6为圆盘形结构，在该圆盘形结构的底部形成有凹槽，永磁体4嵌入在该凹槽内，并与密封套6为过盈配合，在该圆盘形结构的侧周面上形成有向内凹进的一圈凹槽，密封圈7嵌入在该一圈凹槽内。芯柱10为二轴段的阶梯形结构的轴，即在芯柱10的外周面上形成有用于支撑压套12的芯柱轴肩14。螺纹压盖15为圆盘形结构，在中心部形成有用于套入压套12的贯通孔，在外侧周面上形成有与金属外壳1的内螺纹2连接的外螺纹。
上述单轴磁流体陀螺将磁流体充满一内外壁导电上下壁绝缘的流体通道，流体通道处于方向与输入敏感轴方向相同的强磁场中。当外界有与敏感轴同轴的角速度输入时，磁流体与流体通道产生相对运动，在磁场作用下流体通道内外壁上产生电势差，由检测系统处理后得到与输入角速度相关的信号。
但是，多数导航或姿态控制系统中，需要在同一时间内测量绕三个正交轴的角运动，因此有必要对陀螺进行有效的整合。
实用新型内容
本实用新型要解决的是现有的单轴磁流体陀螺不能在同一时间内测量绕三个正交轴的角运动的技术问题，提供了一种三轴磁流体陀螺，把三个正交轴向的单轴磁流体陀螺经过有效的整合,实现三轴磁流体陀螺一体化设计，能够在同一时间内测量绕三个正交轴的角运动，省却了多个单轴磁流体陀螺装配时保证相对位置的麻烦,从而减小了测量误差,大大地提高了测试系统的精度。
为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下的技术方案予以实现：
一种三轴磁流体陀螺，包括单轴磁流体陀螺，所述单轴磁流体陀螺底部设置有凸台，三个所述单轴磁流体陀螺安装于三轴安装块中；
所述三轴安装块在其三个正交表面上分别设置有一个圆柱形腔体，三个所述圆柱形腔体的中心轴线相互正交且相交于一点，每个所述圆柱形腔体中安装有一个所述单轴磁流体陀螺，所述单轴磁流体陀螺以其所述凸台通过螺栓固定于所述圆柱形腔体底面；每个所述圆柱形腔体顶部安装有用于封闭所述单轴磁流体陀螺的端盖，所述端盖与所述圆柱形腔体之间通过胶黏剂密封固定，所述端盖上设置有三个通孔，三个所述通孔用于使所述单轴磁流体陀螺的一个内电极和两个外电极穿过；
所述三轴安装块底部均匀的设置有至少三个突缘，每个所述突缘上设置有一个安装孔。
所述三轴安装块和所述端盖均由工程塑料制成。
所述三轴安装块和所述端盖均由聚碳酸酯、聚甲醛或聚乙烯制成。
由本实用新型提供的上述技术方案可以看出，当外界有角速度输入时，三轴磁流体陀螺分别在三个正交方向上感应角速度的变化，其中单轴磁流体陀螺中的磁流体与流体通道产生相对运动，在磁场作用下流体通道内外壁上产生电势差，由检测系统处理后得到与该轴输入角速度相关的信号。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型把三个正交轴向的单轴磁流体陀螺经过有效的整合，实现三轴磁流体陀螺一体化设计，能够在同一时间内测量绕三个正交轴的角运动，省却了多个单轴磁流体陀螺装配时保证相对位置的麻烦，从而减小了测量误差,大大地提高了测试系统的精度。
同时，单轴磁流体陀螺相对运动的工作原理使三轴磁流体陀螺的带宽理论上没有上限，整个系统带宽上限仅由信号处理电路滤波环节决定，因此带宽很大（可超过1KHz）；三轴磁流体陀螺的本身无需电源，只有信号处理电路需要供电，因此功耗小。
另外，该三轴磁流体陀螺也具有高可靠性、高强度、长寿命、抗冲击、小体积、小重量、低成本等特点，在微角振动测量领域有独特的优势。
附图说明
图1是背景技术中的单轴磁流体陀螺的结构示意图；
图2是本实用新型所提供的三轴磁流体陀螺的立体结构示意图；
图3是图2的俯视图；
图4是图3的A-A剖面图。
图中：1：金属外壳；2：内螺纹；3：螺柱孔；4：永磁体；5：敏感轴；6：密封套；7：密封圈；8：流体通道；9：磁流体；10：芯柱；11：内电极孔；12：压套；13：金属外壳下孔肩；14：芯柱轴肩；15：螺纹压盖；16：外电极孔；17：金属外壳上孔肩；18：凸台；19：三轴安装块；20：突缘；21：安装孔；22：圆柱形腔体；23：螺纹孔；24：端盖；25：通孔。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本实用新型作进一步的详细描述，以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。
如图2和图3所示，本实施例披露了一种三轴磁流体陀螺，主要包括三轴安装块19、端盖24和三个单轴磁流体陀螺。
如图1所示，每个单轴磁流体陀螺的底部设置有凸台，凸台上布置有两个通孔。
三轴安装块19为能够容纳三个单轴磁流体陀螺的容器，其外形结构大致呈一个正四棱柱的形状。三轴安装块19的材料应选用聚碳酸酯、聚甲醛或聚乙烯等工程塑料，以避免三轴安装块19与三个单轴磁流体陀螺的外壳接触而引起对输出电压的影响。
三轴安装块19底部均匀的设置有至少三个突缘20，每个突缘20上设置有一个安装孔21，从而能够将三轴磁流体陀螺稳定的固定在被测载体上。
三轴安装块19在其三个正交表面上分别设置有一个圆柱形腔体22，三个圆柱形腔体22的中心轴线相互正交且相交于一点，例如可以将三个圆柱形腔体22分别布置在正四棱柱的两个侧面和上表面。
结合图4所示，每个圆柱形腔体22用于安装一个单轴磁流体陀螺。每个圆柱形腔体22的底面上设置有两个螺纹孔23，两个螺纹孔23沿圆柱形腔体22的底面直径方向与其圆心等间距。螺纹孔23的尺寸和位置与单轴磁流体陀螺底部凸台上的通孔相匹配，用以通过螺栓将单轴磁流体陀螺固定在圆柱形腔体22的底面上。
端盖24为扁形的圆柱体结构，端盖24与圆柱形腔体22间隙配合，以使端盖24能够恰好安装于圆柱形腔体22中。端盖24设置于圆柱形腔体22顶部，对圆柱形腔体22中的单轴磁流体陀螺形成封闭。端盖24与圆柱形腔体22之间通过涂抹环氧树脂胶等胶黏剂进行固定，使端盖24与圆柱形腔体22之间形成密封。
端盖24的材料应选用聚碳酸酯、聚甲醛或聚乙烯等工程塑料，以避免对输出电压的影响。
端盖24的中心部位等间隔的布置有三个通孔25，中间的通孔25中心与端盖24中心重合。三个通孔25分别对应于单轴磁流体陀螺的一个内电极孔11和两个外电极孔16的位置，用于使一个内电极和两个外电极伸出端盖24外。
第一个单轴磁流体陀螺固定在三轴安装块19一个侧面的圆柱形腔体22中，其被配置为测量以平行于三轴安装块19底面的第一轴为敏感轴的角速度。
第二个单轴磁流体陀螺固定在三轴安装块19另一个侧面的圆柱形腔体22中，其被配置为测量以平行于三轴安装块19底面的第二轴为敏感轴的角速度，其中第二轴垂直于第一轴。
第三个单轴磁流体陀螺固定在三轴安装块19上表面的圆柱形腔体22中，其被配置为测量以垂直于三轴安装块19底面的第三轴为敏感轴的角速度，其中第一轴、第二轴及第三轴相互正交且相交于一点。
因此本实用新型把三个正交轴向的单轴磁流体陀螺经过有效整合，实现了三轴陀螺一体化设计，能够在同一时间内测量绕三个正交轴的角运动，省却了多个陀螺装配时保证相对位置的麻烦,从而减小了测量误差,大大地提高了测试系统的精度。
尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种三轴磁流体陀螺，包括单轴磁流体陀螺，其特征在于，所述单轴磁流体陀螺底部设置有凸台，三个所述单轴磁流体陀螺安装于三轴安装块中；
所述三轴安装块在其三个正交表面上分别设置有一个圆柱形腔体，三个所述圆柱形腔体的中心轴线相互正交且相交于一点，每个所述圆柱形腔体中安装有一个所述单轴磁流体陀螺，所述单轴磁流体陀螺以其所述凸台通过螺栓固定于所述圆柱形腔体底面；每个所述圆柱形腔体顶部安装有用于封闭所述单轴磁流体陀螺的端盖，所述端盖与所述圆柱形腔体之间通过胶黏剂密封固定，所述端盖上设置有三个通孔，三个所述通孔用于使所述单轴磁流体陀螺的一个内电极和两个外电极穿过；
所述三轴安装块底部均匀的设置有至少三个突缘，每个所述突缘上设置有一个安装孔。
2.根据权利要求1所述的一种三轴磁流体陀螺，其特征在于，所述三轴安装块和所述端盖均由工程塑料制成。
3.根据权利要求2所述的一种三轴磁流体陀螺，其特征在于，所述三轴安装块和所述端盖均由聚碳酸酯、聚甲醛或聚乙烯制成。
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