[发明专利]一种单联轴轴承单元电机及利用该电机组成的挠性陀螺仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机及利用该电机组成的挠性陀螺仪，尤其涉及一种单联轴轴承单元电机及利用该电机组成的挠性陀螺仪，属于机电一体化技术领域。

背景技术

陀螺电机是挠性陀螺仪中最重要的核心元件，它在很大的程度上也决定陀螺仪的性能：精度，寿命，准备时间，轮廓尺寸，以及一些其它方面的性能。前苏联伊.恩.奥勒劳夫编著的《陀螺仪的电动机设计》一书指出：陀螺仪的精度在很大程度上取决于电机所保障的动量矩值和它的稳定性，同时在陀螺仪表中，陀螺电机的轴承和壳体在陀螺仪中通常拥有最小的刚度，电机自己的质心弹性和非弹性移动有相当大的数量值，因此，陀螺电机也是陀螺仪引起不等刚度最大误差份额的元件。甚至在没有外过载力的条件下，仅按照在陀螺电机的重量、动不平衡度、轴承几何尺寸不精引起的固有振动和电磁振动的作用下，有时，电机不等刚度的力矩引起的误差就有相当大的数量值。低精度陀螺仪的漂移在很大程度上与电机摩擦力矩有关，精密的陀螺仪中，它们的漂移与陀螺电动机不同形式的不平衡、质心移动和消耗功率有极大的关系。

陀螺电机的支承也是陀螺仪表的主要支承。在飞轮高速旋转下，支承保障陀螺电机质心位置稳定。目前获得广泛应用的陀螺电机利用可拆卸的径向-止推滚珠轴承，采取分离式结构，一对轴承背靠背安装在驱动轴上，轴承内圈与驱动轴刚性连接、外圈与仪表底座刚性连接，对于小型化陀螺仪而言往往选用微型轴承，其轴承结构刚度低，驱动轴旋转稳定性差，降低了陀螺仪动量矩稳定性，影响陀螺仪精度，轴承振动噪声大，外过载力通过轴承支承系统传递致挠性支承时放大效应较大，同时影响陀螺仪耐力学环境能力。

挠性动调陀螺仪是两自由度陀螺仪，其转子经挠性支承与电机驱动轴连接，并在电机的驱动下，相对壳体作高速转动。当动调陀螺仪在调谐转速下工作时，挠性接头的弹性恢复力矩可以完全被平衡环振荡运动产生的动力反弹性力矩所抵消。这时陀螺仪转子将稳定在惯性空间，成为不受约束的自由转子。在捷联惯测组合系统应用时，陀螺仪与伺服回路组成闭合系统，在力矩器产生的力矩驱动下，陀螺转子跟踪仪表壳体运动，分别测量沿陀螺仪两输出轴的加矩电流（或经I/F变换为脉冲频率）值，则可分别测得仪表壳体绕相应输入轴相对惯性空间的运动角速度，经捷联解算即可得到运载体的角速度。现有挠性陀螺仪存在功耗大、体积大、重量大的缺点，陀螺仪体积小、精度高、寿命长等要求较难同时满足，陀螺电机振动噪声大，驱动轴旋转稳定性差，耐力学环境能力低。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种单联轴轴承单元电机及利用该电机组成的挠性陀螺仪，本发明采用高精度单联轴轴承单元组成支承系统，提高了支承系统结构刚度，减小电机运转摩擦力矩，提高了电机旋转轴线的稳定性、旋转精度，减小陀螺仪漂移系数，延长工作寿命；同时由该电机组成的挠性陀螺仪采用哑铃式对称结构，采用高精度挠性接头支承陀螺转子，整体飞轮、高性能永磁合金组成闭环磁路，优化了力矩器结构，减小了电磁干扰力矩，有利于调整转子旋转引起的气隙阻尼力矩，调整漂移系数量值。

本发明的技术解决方案为：一种单联轴轴承单元电机，由底座、绝缘子、电机定子、电机转子、联轴轴承单元、外轴套、下端轴承、挡板、螺帽、螺母组成，电机转子安装在联轴轴承单元驱动轴末端并通过螺母进行轴向锁紧，电机定子安装在底座上与电机转子相配合，底座上引出绝缘子，挡板安装在联轴轴承单元的上端用于联轴轴承单元的轴向定位，外轴套调整单联轴轴承单元中上端轴承和下端轴承的预紧力，螺帽用于联轴轴承单元与下端轴承的轴向锁紧，所述联轴轴承单元为单联轴轴承单元，包括驱动轴和上端轴承，上端轴承由外圈、滚珠和保持架组成，在驱动轴上加工有轴承滚道和凸台，其中轴承滚道作为上端轴承的内圈，凸台用于对下端轴承进行轴向定位。

一种利用所述单联轴轴承单元电机组成的挠性陀螺仪，包括飞轮、第一磁钢环组件、隔磁环、第二磁钢环组件、导磁环、内挠性支承、外挠性支承、调谐杆、力矩器骨架、力矩器线圈、磁芯、传感器线圈、传感器基座和所述的单联轴轴承单元电机，第一磁钢环组件、隔磁环、第二磁钢环组件、导磁环顺序粘接在飞轮上组成挠性陀螺仪转子部分，内挠性支承与外挠性支承组成挠性接头组件，外挠性支承的上环与飞轮相连接，内挠性支承的下环通过驱动轴与电机转子相连，调谐杆安装在内挠性支承的内部，力矩器线圈粘贴于力矩器骨架上组成力矩器定圈组件，力矩器定圈组件安装在底座上并位于陀螺仪转子内，传感器线圈粘贴在磁芯上，磁芯安装在传感器基座上，传感器基座固定在底座上，传感器线圈与导磁环构成电感式传感器。