[发明专利]三浮陀螺仪用传感器及其定子制备工艺

说明书

本发明涉及一种传感器，具体涉及一种三浮陀螺仪用传感器及其定子制备工艺，解决现有动圈式传感器装置存在的传感器转子渗油及传感器磁路不对称的问题，传感器转子包括转子支架、转子线圈及转子灌封胶层；转子支架为环形支架，沿环形支架外周面的周向开设环形凹槽，凹槽的一个侧壁为台阶面；转子线圈绕制在凹槽小端内；灌封胶沿转子线圈的外周面浇注在凹槽大端内，形成转子灌封胶层；灌封胶层的第一端面紧贴凹槽大端端面，灌封胶层的第二端面与转子支架的端面平齐；传感器定子包括内导磁环与多个磁极，多个磁极与内导磁环为一体设置。通过对传感器结构优化，陀螺质心不再以一定斜率趋势斜飘，陀螺精度及可靠性得以保证。

技术领域

本发明涉及一种传感器，具体涉及一种三浮陀螺仪用传感器。

背景技术

三浮陀螺由于其小体积、高精度、高可靠性等优点目前主要用于空间卫星、远海定位及高精度武器系统等领域。据称目前世界上精度最高三浮陀螺随机漂移可达1.5×10^-7°/h，系统稳定运行时间可达1.0×10⁴h。经过数十年发展，国内三浮陀螺取得了一系列成就，其精度据说已达5.0×10^-5°/h。相比于光纤陀螺、激光陀螺、半球谐振陀螺等较为新兴陀螺相比，在市场、精度及工程实际方面仍具有优势。但是近几年国内三浮陀螺发展较为缓慢，除了陀螺精度因素以外，可靠性问题也是制约陀螺发展的主要因素，比如三浮陀螺传感器转子渗油问题。

三浮陀螺属于单自由度积分陀螺，陀螺闭路正常工作时浮子经常处于零位附近，工作角度极小，这就要求传感器零位死区越小、自身有害干扰力矩越低，传感器性能越好，陀螺精度也就越高。目前三浮陀螺传感器主要分为微动同步器式传感器、短路匝传感器及动圈式传感器。微动同步器式传感器转子同轴度要求极高，基本在微米级，加工十分困难且存在径向磁拉力及切向磁拉力，会导致陀螺整体随机漂移较大；短路匝传感器灵敏度较低，装配工艺要求高工程实现十分复杂，难度很高。动圈式传感器相对于前两种传感器零位死区小、自身干扰力矩低，工程实现方便且与信号执行机构配合使用时可以与信号执行机构做成基本一样的结构，这样使得陀螺整体对称性好，对于高精度陀螺各种近乎苛刻参数性能至关重要。

三浮陀螺仪的结构示意图如图1所示，动圈式传感器结构装配示意图如图2a与图2b所示，陀螺浮子一般采用圆柱形结构形式，由图2b可以看到外导磁环5、定子7与陀螺端盖23粘接在一起固定不动，传感器转子6粘接在浮子框架22上。当陀螺浮子相对于陀螺端盖发生角位移时，传感器通过电磁感应原理将机械角位移转化成交流电信号，进而通过控制电路最终反馈到执行单元，由力矩器完成陀螺浮子绕输出轴角位移的反向校正。因此传感器转子一旦发生渗油现象会直接导致陀螺浮子质心发生变化，传感器及力矩器控制单元并不会对浮子质心变化进行相应补偿，陀螺零次项参数输出会沿着某一斜率发生斜飘，最终导致陀螺精度变差甚至丧失精度功能。

如图3a、图3b与图4所示，现有动圈式传感器转子由转子铝支架10、转子线圈11、转子接线片12及转子灌封胶层8等共同组成。转子铝支架10为环形支架，沿其外周面的周向开设环形凹槽，转子线圈11沿凹槽的底部绕制在环形支架上，并通过线圈粘接胶9粘接，之后沿转子线圈11的外周面浇注灌封胶形成转子灌封胶层8。

如图8所示，现有动圈式传感器定子7采取8个磁极与内导磁环粘接方式，粘接要求两两相邻磁极角分误差小于等于10′，粘接精度由工装保证。粘接好后在8个磁极分别套上8个定子线圈然后将整个组件封装在灌封胶内。灌封胶作用是保证定、转子不变形机械参数稳定。

现有动圈式传感器装置主要不足有以下几方面：