[发明专利]一种动力陀螺磁场系统及其设计制造方法

说明书

本发明提供了一种动力陀螺磁场系统及其设计制造方法。磁场系统通过将磁导材料布置于磁钢的周围，对磁钢产生的磁场进行修正，以达到实际的使用要求。所述的磁导材料包括外导磁体和内导磁体，采用高磁导率材料制造；通过选择不同磁导率材料，设计不同的外形尺寸和不同的布置方式，可实现不同的磁场回路。通过合理布置磁导材料，可在动力陀螺内同时实现高磁感应强度区域及低磁感应强度区域。本发明结构简单、设计灵活、成本低，可移植性好，同时解决动力陀螺磁场系统高磁感应强度要求和探测系统低磁泄漏的需求。

技术领域

本发明涉及的航空航天类产品结构的磁场系统技术领域，具体涉及一种动力陀螺磁场系统及其设计制造方法。

背景技术

动力陀螺的工作原理是利用高速旋转的陀螺转子具有的动量矩，使陀螺转轴在惯性空间中保持稳定指向。武器型号上应用的动力陀螺，一般陀螺转子与反射镜等光学元件集成为一体，其结构紧凑、空间占用少，同时动力陀螺一般采用线圈驱动，其控制规律简单，技术成熟，工作稳定，成本较低。动力陀螺以其具有的诸多优越性，被广泛地应用于航空、航天产品中，特别是制导武器领域。

武器型号上使用的动力陀螺，一般由线圈部件与磁钢配合，利用电磁感应原理，实现动力陀螺的起转、高速旋转和快速进动。在线圈匝数、电源参数等指标固定的情况下，动力陀螺要实现更快的启转速度和进动速度，就需要磁钢更高的磁性能，即厚度更大的磁钢，而磁钢厚度受到整个动力陀螺尺寸的限制，提升空间十分有限。另一方面，随着型号灵敏阈要求的提高，对系统低噪声的需求越来越高，磁钢产生的泄漏磁场对探测器、信号输出线缆、电子元件的磁干扰，阻碍了系统低噪声的实现。为此，需要对动力陀螺的磁场系统进行控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种动力陀螺磁场系统及其设计制造方法，一方面在线圈部件位置实现高磁感应强度，另一方面在探测器等电子元件位置实现低磁感应强度，从而达到系统要求的转子旋转速度和进动速度，以及满足系统灵敏阈要求的系统噪声。

本发明的一个技术方案为提供一种动力陀螺磁场系统，其包含：连接结构件，以及通过所述连接结构件承载的磁钢、内导磁体、外导磁体；所述磁钢位于外导磁体与内导磁体之间；所述外导磁体与磁钢紧密连接；内导磁体与磁钢相互分离。

优选地，所述动力陀螺磁场系统设置在动力陀螺的动力转子中；所述动力陀螺的探测器组件安置在陀螺转子的中心位置，所述内导磁体位于所述探测器组件与磁钢之间；所述动力陀螺的线圈部件位于陀螺转子的内部，且位于所述内导磁体与磁钢之间；所述动力陀螺的信号输出线缆在陀螺转子的外侧通过，所述外导磁体位于所述信号输出线缆与磁钢之间。

优选地，所述内导磁体在陀螺轴方向上的长度足以覆盖磁钢的长度；所述外导磁体在陀螺轴方向上的长度足以覆盖磁钢的长度。

优选地，所述探测器组件、信号输出线缆所处位置，是满足系统噪声要求的低磁感应强度区域；所述线圈部件所处位置，是满足启转速度和进动角速度要求的高磁感应强度区域。

优选地，所述磁钢、内导磁体、外导磁体分别为圆环状。

优选地，所述内导磁体使用软磁材料，或经过退火处理的电磁纯铁制成；

所述外导磁体使用软磁材料，或经过退火处理的电磁纯铁制成。

本发明的另一个技术方案，是提供一种上述任意一项动力陀螺磁场系统的设计制造方法，其中：

根据动力陀螺的旋转速度和进动速度指标，利用电磁理论，结合陀螺转子的质量、线圈参数，计算出线圈部件所处位置的磁感应强度需求值；

根据线圈部件所处位置的磁感应强度需求值、陀螺的内部空间，对磁钢、内导磁体、外导磁体的结构尺寸进行设计，并制成磁场系统；