一種用於微小衝量測試的電磁力校準裝置的製作方法
2023-12-03 23:27:26
專利名稱：一種用於微小衝量測試的電磁力校準裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於衛星用微小推力器測試技術領域，具體涉及一種用於微小衝量測試的 電磁力校準裝置。
背景技術：
脈衝等離子體推力器(PPT)具有比衝高、功耗低、結構簡單、能夠精確產生微小控 制力等優點，被用以微小衛星軌道控制、星座編隊飛行等任務。PPT的研究和應用都離不開 對其產生的微小衝量的精確測量。PPT產生的衝量非常小。PPT微小衝量的測量需要一種方便操作，可以作為標準的 校準裝置。
發明內容
本發明的目的在於提供一種用於微小衝量測試的電磁力校準裝置，用來校準微小 衝量，包括永磁機構與線圈。永磁機構包括左磁體、第一寬聯接環、第一窄聯接環、中磁體、 第二寬聯接環、第二窄聯接環和右磁體。其中，第一窄聯接環與第二窄聯接環結構相同，為內徑44mm、外徑60mm、長度2mm 的圓環；第一寬聯接環與第二寬聯接環結構相同，為內徑40mm，外徑50mm，長度12mm的圓 環，第一寬聯接環的右端與第一窄聯接環固連，第二寬聯接環的左端與第二窄聯接環固連。 第一窄聯接環的右端面與第二窄聯接環的左端面間磁性連接有中磁體，中磁體具有軸向的 磁場，且與第一窄聯接環相連的一端為N極，與第二窄聯接環相連的一端為S極；第一寬聯 接環與第二寬聯接環的周向上分別磁性連接有左磁體與右磁體，左磁體與右磁體具有徑向 的磁場，且左磁體徑向外端為N極，內端為S極；右磁體徑向外端為S極，內端為N極；所述中磁體由6個小磁鐵組A構成，每個小磁鐵組A由4塊小磁鐵疊加而成；每塊 小磁鐵擁有軸向的磁化方向；6個小磁鐵組A均勻磁性連接在第一窄聯接環的端面與第二 窄聯接環的端面間周向的位置。所述所述左磁體與右磁體各由12個小磁鐵組B構成，分別 均勻磁性連接在第一寬聯接環與第二寬聯接環周向外側壁上，每個小磁鐵組B由3塊小磁 鐵疊加而成；中磁體的橫截面兩端結構相互對稱。所述小磁鐵為IOmmX 6mmX 2mm的釹鐵硼小磁鐵，且小磁鐵組A中IOmm的邊與第
一窄聯接環、第二窄聯接環的內徑圓相切線圈具有鋁製的骨架，且骨架外徑為12mm，內部開有螺紋孔，方便與外部連接。骨 架外纏繞有600匝直徑為0. 37mm的漆包線，骨架兩端有防止漆包線脫落的凸起，且骨架的 端面直徑小於永磁機構的內徑；線圈中可以通過可調節的電流，通過將線圈穿入到永磁機 構的內徑中，使線圈上的電流與永磁機構內部磁場共同作用，產生校準力(電磁力)；通過 調節線圈中的電流來調整電磁力校準裝置產生的校準力的大小，在上述過程中線圈與永磁 機構不直接接觸。本發明的優點在於
(1)本發明電磁力校準裝置中永磁機構內部具有大範圍的均勻磁場；(2)本發明電磁力校準裝置中作為校準力的電磁力能夠方便地調節。
圖1為本發明電磁力校準裝置整體結構示意圖；圖2為電磁力校準裝置中永磁機構的爆炸圖；圖3為線圈中電流與校準裝置產生的校準力之間的關係曲線。圖中1.永磁機構2.線圈3、小磁鐵101.左磁體102.第一寬聯接環103.第一窄聯接環104.中磁體 105.第二寬聯接環106.第二窄聯接環107.右磁體104a-小磁鐵組A IOla-小磁鐵組B201-線圈骨架 202-漆包線
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做進一步詳細說明。如圖1、圖2所示，本發明一種用於微小衝量測試的電磁力校準裝置由永磁機構1 和線圈2組成。永磁機構1具有均勻的內部磁場，因此永磁機構1設計為由左磁體101、第 一寬聯接環102、第一窄聯接環103、中磁體104、第二寬聯接環105、第二窄聯接環106、右磁 體107組成的結構。其中，第一窄聯接環103與第二窄聯接環106結構相同，為內徑44mm、外徑60mm、 長度2mm的圓環。第一寬聯接環102與第二寬聯接環105結構相同，為內徑40mm，外徑50mm， 長度12mm的圓環。第一窄聯接環103的端面與第二窄聯接環106的端面間磁性連接有中 磁體104。所述中磁體104由6個小磁鐵組A104a構成，每個小磁鐵組A104a由4塊小磁鐵 3疊加而成；每塊小磁鐵3具有軸向的磁化方向。6個小磁鐵組A104a均勻磁性連接在第一 窄聯接環103的端面與第二窄聯接環106的端面間周向的位置。中磁體104具有軸向的磁 場，且與第一窄聯接環103相連的一端為N極，與第二窄聯接環106相連的一端為S極。第一寬聯接環102與第二寬聯接環105的周向上分別磁性連接有左磁體101與右 磁體107。所述左磁體101與右磁體107分別由12個小磁鐵組BlOla構成，每個小磁鐵組 BlOla由3塊小磁鐵3徑向疊加而成，每塊小磁鐵3擁有徑向的磁化方向。在第一寬聯接環 102與第二寬聯接環105的外壁周向分別均勻布置有12個深3mm，長10mm，寬6mm的凹槽， 用於安放構成左磁體101與右磁體107的小磁鐵組BlOla。第一寬聯接環上與第一窄聯接 環固連的位置具有周向向內的凹進，第二寬聯接環上與第二窄聯接環固連的位置具有周向 向內的凹進凹進處為3mm深，2mm長，用於安裝定位第一窄聯接環103，並通過左磁體101與 右磁體107的磁力分別將第一寬聯接環102、第二寬聯接環105與第一窄聯接環103、第二 窄聯接環106磁性相連。左磁體101與右磁體107具有徑向的磁場，且左磁體101徑向外 端為N極，內端為S極；右磁體107徑向外端為S極，內端為N極。上述小磁鐵3為IOmmX 6mmX 2mm的釹鐵硼小磁鐵，且小磁鐵組AlOla中IOmm的 邊分別與第一窄聯接環103和第二窄連接環106的內徑圓相切。中磁體104的徑向中截面 兩端結構相互對稱。通過上述連接可以得到一個內部具有均勻磁場的永磁機構1。
線圈2具有鋁製的骨架201，且骨架201外徑為12mm，內部開有螺紋孔，方便與外 部連接。骨架201外纏繞有600匝直徑為0. 37mm的漆包線202，骨架201兩端有防止漆包 線202脫落的周向凸起，且骨架201的端面直徑小於永磁機構1的內徑；線圈2中可以通過 可調節的電流，通過將線圈2穿入到永磁機構1的內徑中，使線圈2上的電流與永磁機構1 內部磁場共同作用，產生校準力(電磁力)；通過調節線圈2中的電流來調整電磁力校準裝 置產生的校準力的大小，在上述過程中線圈2與永磁機構1不直接接觸。如圖3所示，圖中橫坐標表示線圈2中通過的電流，縱坐標表示校準裝置產生的校 準力(電磁力)，不同形狀的圖標表示的是線圈2插入到永磁機構1中的軸向距離，由此可 以看出校準力不會因為線圈2插入到永磁機構1中的軸向距離改變而改變，從而說明永磁 機構1具有穩定的磁場。且校準力與線圈2電流成線性關係。
權利要求
一種用於微小衝量測試的電磁力校準裝置，其特徵在於包括永磁機構與線圈；所述的永磁機構包括左磁體、第一寬聯接環、第一窄聯接環、中磁體、第二寬聯接環、第二窄聯接環和右磁體；其中，第一窄聯接環與第二窄聯接環結構相同，為內徑44mm、外徑60mm、長度2mm的圓環；第一寬聯接環與第二寬聯接環結構相同，為內徑40mm，外徑50mm，長度12mm的圓環，第一寬聯接環的右端與第一窄聯接環固連，第二寬聯接環的左端與第二窄聯接環固連；第一窄聯接環的右端面與第二窄聯接環的左端面間磁性連接有中磁體，中磁體具有軸向的磁場，且與第一窄聯接環相連的一端為N極，與第二窄聯接環相連的一端為S極；第一寬聯接環與第二寬聯接環的周向上分別磁性連接有左磁體與右磁體，左磁體與右磁體具有徑向的磁場，且左磁體徑向外端為N極，內端為S極；右磁體徑向外端為S極，內端為N極；所述中磁體由6個小磁鐵組A構成，每個小磁鐵組A由4塊小磁鐵疊加而成；每塊小磁鐵擁有軸向的磁化方向；6個小磁鐵組A均勻磁性連接在第一窄聯接環的端面與第二窄聯接環的端面間周向的位置；所述左磁體與右磁體各由12個小磁鐵組B構成，分別均勻磁性連接在第一寬聯接環與第二寬聯接環周向外側壁上，每個小磁鐵組B由3塊小磁鐵疊加而成；所述小磁鐵為10mm×6mm×2mm的釹鐵硼小磁鐵，且小磁鐵組A中10mm的邊與第一窄聯接環和第二窄連接環的內徑圓相切；所述的線圈包括骨架與漆包線，骨架上纏繞有漆包線，骨架的端面直徑小於永磁機構的內徑，線圈進入到永磁機構內徑中，使線圈上的電流與永磁機構內部磁場共同作用，產生校準力。
2.如權利要求1所述一種用於微小衝量測試的電磁力校準裝置，其特徵在於所述第 一寬聯接環與第二寬聯接環的周向外側壁上分別均勻開有12個凹槽，分別用來對12個小 磁鐵組B周向定位；所述的第一寬聯接環上的凹槽與第二寬聯接環的凹槽一一對應，並且 相對應兩個凹槽的中心連線平行於軸線。
3.如權利要求2所述一種微小衝量測試使用的電磁力校準裝置，其特徵在於所述凹 槽的尺寸為深3mm、長10mm、寬6mm。
4.如權利要求1所述一種用於微小衝量測試的電磁力校準裝置，其特徵在於第一寬 聯接環上與第一窄聯接環固連的位置具有周向向內的凹進，第二寬聯接環上與第二窄聯接 環固連的位置具有周向向內的凹進。
5.如權利要求4所述一種微小衝量測試使用的電磁力校準裝置，其特徵在於所述凹 進處深3mm，長2mm。
6.如權利要求1所述一種用於微小衝量測試的電磁力校準裝置，其特徵在於所述骨 架兩端具有周向凸起。
7.如權利要求1所述一種用於微小衝量測試的電磁力校準裝置，其特徵在於所述骨 架外徑為12mm，且內部開有螺紋孔。
全文摘要
本發明公開一種用於微小衝量測試的電磁力校準裝置，包括永磁機構與線圈。其中，永磁機構中的中磁體的橫截面兩端結構相互對稱，分別通過中磁體依次連接有第一窄聯接環、第一寬聯接環、左磁體與第二窄聯接環、第二寬聯接環、右磁體，並且通過對中磁體、左磁體與右磁體的特定結構設計，以及對第一窄連接環、第二窄聯接環、第一寬聯接環、第二寬聯接環的尺寸限定，最終使永磁機構內部存在均勻的磁場。由此通過向線圈中通入可調節的電流，將線圈穿入到永磁機構的內徑中，使線圈上的電流與永磁機構內部磁場共同作用，產生校準力。通過調節線圈中的電流來調整電磁力校準裝置產生的校準力的大小。
文檔編號G01L25/00GK101979978SQ20101054736
公開日2011年2月23日 申請日期2010年11月16日 優先權日2010年11月16日
發明者劉暢, 施陳波, 湯海濱 申請人:北京航空航天大學