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具有快速導熱結構的小型轉子陀螺

閱讀：933發(fā)布：2020-05-11

專利匯可以提供具有快速導熱結構的小型轉子陀螺專利檢索，專利查詢，專利分析的服務。并且提供一種具有快速導熱結構的小型 轉子 陀螺，包括陀螺 外殼 ，陀螺外殼內部組裝有陀螺 電機 、陀螺內環(huán)組件、陀螺外環(huán)組件、 力 矩發(fā)生器和雙軸 角 度 傳感器 ，陀螺電機、力矩發(fā)生器、雙軸角度傳感器和陀螺外殼的外形結構均采用球形對稱結構，陀螺外殼內部的部件組裝完成后進行抽 真空 充氦氣，陀螺內環(huán)組件包括內環(huán)架，陀螺電機與內環(huán)架上均設有 散熱 結構。本 發(fā)明 采用緊湊的球形對稱設計，同時結合氦氣進密封和局部散熱結構，提高了小型轉子陀螺的散熱性能，延長陀螺使用壽命，具有強的環(huán)境適應性、可靠性高、 跟蹤 測量速率范圍大，保證陀螺的各項性能指標均達到了主機的研制要求。，下面是具有快速導熱結構的小型轉子陀螺專利的具體信息內容。

1.具有快速導熱結構的小型轉子陀螺，包括陀螺外殼(6)，所述陀螺外殼(6)內部組裝有陀螺電機(1)、陀螺內環(huán)組件(2)、陀螺外環(huán)組件(3)、力矩發(fā)生器(4)和雙軸角度傳感器(5)，所述陀螺內環(huán)組件(2)和陀螺外環(huán)組件(3)相互垂直交叉安裝于陀螺外殼(6)中，所述陀螺電機(1)安裝于陀螺內環(huán)組件(2)中心，在所述陀螺外殼(6)內部以陀螺電機(1)為中心上、下部均安裝有力矩發(fā)生器(4)和雙軸角度傳感器(5)，其特征在于：所述陀螺電機(1)、力矩發(fā)生器(4)、雙軸角度傳感器(5)和陀螺外殼(6)的外形結構均采用球形對稱結構，所述陀螺外殼(6)內部的部件組裝完成后進行抽真空充氦氣，所述陀螺內環(huán)組件(2)包括內環(huán)架(201)和陀螺房上下蓋，所述陀螺電機(1)與內環(huán)架(201)上均設有散熱結構。
2.根據權利要求1所述的具有快速導熱結構的小型轉子陀螺，其特征在于：所述陀螺電機(1)與內環(huán)架(201)之間的散熱結構包括環(huán)形導熱氣隙(7)和導氣孔(203)；所述陀螺電機(1)上設有電機支撐軸(101)，所述陀螺電機(1)端部設有電機端蓋(202)，所述電機端蓋(202)上設有電機過孔，所述電機支撐軸(101)穿過電機端蓋(202)上的電機過孔且兩者之間的安裝間隙形成環(huán)形導熱氣隙(7)；所述導氣孔(203)置于內環(huán)架(201)上。
3.根據權利要求2所述的具有快速導熱結構的小型轉子陀螺，其特征在于：在所述內環(huán)架(201)上以中心對稱四處設有導氣孔(203)，所述內環(huán)架(201)上每一處的導氣孔(203)個數為4個且孔徑大小不同。
4.根據權利要求1所述的具有快速導熱結構的小型轉子陀螺，其特征在于：所述陀螺電機(1)的外轉子是采用鎢合金制成的球形結構。

說明書全文

具有快速導熱結構的小型轉子陀螺

技術領域

[0001] 本發(fā)明屬于慣性導航與控制技術中慣性器件工程技術領域，具體涉及一種具有快速導熱結構的小型轉子陀螺。

背景技術

[0002] 小型轉子陀螺是某型導彈的配套產品，其安裝在導彈導引頭的雙軸穩(wěn)定平臺上，利用陀螺的定軸性和進動性來穩(wěn)定和控制雙軸穩(wěn)定平臺，為雷達導引頭測角系統(tǒng)提供精確的慣性參考基準，從而使導彈能準確捕捉、跟蹤空中的動態(tài)目標。小型轉子陀螺由高速(不低于54000r/min)旋轉的陀螺電機、陀螺內環(huán)組件、陀螺外環(huán)組件、兩個永磁式力矩發(fā)生器、兩個感應式雙軸角傳感器等主要部件組成。其主要部件都組裝在陀螺殼體內，上、下蓋與陀螺殼體之間采用焊接密封，陀螺內部充以惰性氣體——氦氣。小型轉子陀螺工作原理：高速旋轉的陀螺轉子主軸在慣性空間具有方向穩(wěn)定性，當給陀螺內環(huán)軸、外環(huán)軸施加外力矩時，陀螺轉子主軸將產生進動。針對該小型轉子陀螺，由于飛行體導引頭要求小型轉子陀螺體積小、結構緊湊，所以傳統(tǒng)陀螺的散熱結構就不能直接應用到此陀螺上。因此有必要針對其設計合適的散熱結構。

發(fā)明內容

[0003] 本發(fā)明解決的技術問題：提供一種具有快速導熱結構的小型轉子陀螺，本發(fā)明采用緊湊的球形對稱設計，同時結合氦氣密封和局部散熱結構，提高了小型轉子陀螺的散熱性能，延長陀螺使用壽命，具有強的環(huán)境適應性、可靠性高、跟蹤測量速率范圍大，保證陀螺的各項性能指標均達到了主機的研制要求。
[0004] 本發(fā)明采用的技術方案：具有快速導熱結構的小型轉子陀螺，包括陀螺外殼，所述陀螺外殼內部組裝有陀螺電機、陀螺內環(huán)組件、陀螺外環(huán)組件、力矩發(fā)生器和雙軸角度傳感器，所述陀螺內環(huán)組件和陀螺外環(huán)組件相互垂直交叉安裝于陀螺外殼中，所述陀螺電機安裝于陀螺內環(huán)組件中心，在所述陀螺外殼內部以陀螺電機為中心上、下部均安裝有力矩發(fā)生器和雙軸角度傳感器，所述陀螺電機、力矩發(fā)生器、雙軸角度傳感器和陀螺外殼的外形結構均采用球形對稱結構，所述陀螺外殼內部的部件組裝完成后進行抽真空充氦氣，所述陀螺內環(huán)組件包括內環(huán)架和陀螺房上下蓋，所述陀螺電機與內環(huán)架上均設有散熱結構。
[0005] 對上述技術方案的優(yōu)選方式，所述陀螺電機與內環(huán)架之間的散熱結構包括環(huán)形導熱氣隙和導氣孔；所述陀螺電機上設有電機支撐軸，所述陀螺電機端部設有電機端蓋，所述電機端蓋上設有電機過孔，所述電機支撐軸穿過電機端蓋上的電機過孔且兩者之間的安裝間隙形成環(huán)形導熱氣隙；所述導氣孔置于內環(huán)架上。
[0006] 對上述技術方案的優(yōu)選方式，在所述內環(huán)架上以中心對稱四處設有導氣孔，所述內環(huán)架上每一處的導氣孔個數為4個且孔徑大小不同。
[0007] 對上述技術方案的優(yōu)選方式，所述陀螺電機的外轉子是采用鎢合金制成的球形結構。
[0008] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點：
[0009] 1、本方案中小型轉子陀螺在結構上總體采用了緊湊的球形對稱設計，保證了陀螺三大部件即陀螺電機、上下對稱設置的力矩發(fā)生器和上下對稱設置的雙軸角度傳感器，受熱和熱傳導的均勻性，規(guī)避了熱應力集中；陀螺電機本身的球形結構，增大了陀螺電機的外表面積，提高散熱性能；同時，在陀螺組裝完成性能調試后充氦氣進行密封，并結合陀螺電機與內環(huán)架之間的散熱結構，使陀螺利用自身金屬材料進行熱傳導外，更優(yōu)化了陀螺的快速導熱性能，提高了本小型轉子陀螺的散熱性能，延長陀螺使用壽命，具有強的環(huán)境適應性、可靠性高、跟蹤測量速率范圍大，保證了該小型轉子陀螺的各項性能指標均達到了主機的研制要求。附圖說明
[0010] 圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
[0011] 圖2為本發(fā)明中陀螺電機環(huán)形導熱氣隙的結構示意圖；
[0012] 圖3為圖2中A部所示的環(huán)形導熱氣隙的結構放大示意圖；
[0013] 圖4為本發(fā)明中內環(huán)架上導氣孔的結構示意圖；
[0014] 圖5為圖4中E-E剖切結構示意圖。

具體實施方式

[0015] 下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0016] 在本發(fā)明中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下。由語句“包括一個......限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0017] 請參閱圖1-5，描述本發(fā)明的實施例，
[0018] 具有快速導熱結構的小型轉子陀螺，如圖1所示，包括陀螺外殼6，所述陀螺外殼6內部組裝有陀螺電機1、陀螺內環(huán)組件2、陀螺外環(huán)組件3、力矩發(fā)生器4和雙軸角度傳感器5，所述陀螺內環(huán)組件2和陀螺外環(huán)組件3相互垂直交叉安裝于陀螺外殼6中，所述陀螺電機1安裝于陀螺內環(huán)組件2中心，在所述陀螺外殼6內部以陀螺電機1為中心上、下部均安裝有力矩發(fā)生器4和雙軸角度傳感器5。
[0019] 所述陀螺電機1、力矩發(fā)生器4、雙軸角度傳感器5和陀螺外殼6的外形結構均采用球形對稱結構，本小型轉子陀螺在結構上總體采用了緊湊的球形對稱設計，保證了陀螺三大部件即陀螺電機、上下對稱設置的力矩發(fā)生器和上下對稱設置的雙軸角度傳感器，受熱和熱傳導的均勻性，規(guī)避了熱應力集中。
[0020] 所述陀螺外殼6內部的部件組裝完成后進行抽真空充氦氣，陀螺內部抽真空填充氦氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)陀螺使用的空氣，其可靠性、導熱和散熱效果顯著，具體如下：①氦氣屬惰性氣體，無氧化性，其化學性質穩(wěn)定，能夠有效防止陀螺內部金屬結構件的氧化，顯著減緩非金屬件如油脂和膠等的老化，最終保證陀螺的工作壽命和貯存壽命；②氦氣的導熱系數(0.1426W/(m·k)是空氣導熱系數(0.023W/(m·k)的6.2倍，具有良好的導熱作用，能將陀螺電機產品的熱量及時導出，保證陀螺長航時大跟蹤速率功能；③與常壓(一個大氣壓)空氣相比，陀螺內部充入8×104Pa氦氣后，在標準條件下(一個大氣壓、0℃)，氦氣的密度(0.1786g/L)只有空氣密度(1.29g/L)的七分之一，因此，陀螺電機1高速運轉受到的風阻更小，從而有效降低陀螺電機1外轉子的發(fā)熱。
[0021] 所述陀螺內環(huán)組件2包括內環(huán)架201和陀螺房上、下蓋，所述陀螺電機1與內環(huán)架201上均設有散熱結構。具體的，所述陀螺電機1與內環(huán)架201之間的散熱結構包括環(huán)形導熱氣隙7和導氣孔203；所述陀螺電機1上設有電機支撐軸101，所述陀螺電機1端部設有電機端蓋202，所述電機端蓋202上設有電機過孔，所述電機支撐軸101穿于電機端蓋202上的電機過孔且兩者之間安裝間隙形成環(huán)形導熱氣隙7；所述導氣孔203置于內環(huán)架201上，優(yōu)選的，在所述內環(huán)架201上以中心對稱四處設有導氣孔203，所述內環(huán)架201上每一處的導氣孔203個數為4個且孔徑大小不同。陀螺利用自身金屬材料進行熱傳導外，并結合散熱結構，進一步優(yōu)化了陀螺的快速導熱性能。
[0022] 所述陀螺電機1的外轉子是采用鎢合金制成的球形結構，陀螺電機本身的球形結構，增大了陀螺電機的外表面積，提高散熱性能。
[0023] 本發(fā)明采用了緊湊的球形對稱設計，結合陀螺電機1本身球形結構，同時，結合充氦氣進密封和散熱結構，通過理論分析、仿真和試驗表明，提高了本小型轉子陀螺的散熱性能，延長陀螺使用壽命，具有強的環(huán)境適應性、可靠性高、跟蹤測量速率范圍大，保證了該小型轉子陀螺的各項性能指標均達到了主機的研制要求。
[0024] 對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發(fā)明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0025] 此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
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