一种单通道光纤旋转连接器的制作方法

本实用新型涉及一种光纤旋转连接器，尤其涉及到一种单通道光纤旋转连接器。

背景技术：

传统雷达通常使用电汇流环来实现信号或能量从静止平台到旋转平台的传输，但是电汇流环的体积较大，传输信号的速率较低，容易受到电磁干扰，与电汇流环相比，光纤旋转连接器具有传输容量大、带宽宽、抗电磁干扰能力强、电磁兼容性良好、体积小、重量轻、能耗低和噪声小的优点，因此光纤旋转连接器的应用越来越广泛，特别是单通道光纤旋转连接器，其具有成本低、体积小、结构简单等许多优点，并且采用了波分复用技术，传输的信号量可以扩展到100gbit/s以上，更是深受用户的欢迎。

目前常用的无源单通道单模光纤旋转连接器，主要由转子、定子、j599/26kb02b1n插头、光缆四部分组成，但是在应用在地面雷达中，有多只光纤旋转连接器在使用过程中出现光路插入损耗变大或光路不通问题，经过深入分析，发现是固定在定子与转子之间的微型深沟球轴承失效导致的，该微型深沟球轴承型号为r1810zzs。由于在运转过程中光纤旋转连接器的转子就承受一定的径向载荷，所以，光纤旋转连接器内支承转子的微型深沟球轴承也要承受一定的径向载荷，而光纤旋转连接器的旋转摩擦力矩对支承轴承的额定寿命影响非常大。当光纤旋转连接器的旋转摩擦力矩为0.3n·m时，远超预期寿命要求，则该光纤旋转连接器所用轴承失效应属于过早失效。当光纤旋转连接器的旋转摩擦力矩为1n·m时，远不能满足预期寿命要求，则该光纤旋转连接器所用轴承失效属于正常失效。

因此有必要对光纤旋转连接器的内部结构布局进行调整，改善轴承的受力情况，这样才能大幅度提高轴承的额定寿命，从而有效减小光纤旋转连接器光路不畅通的故障率。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种使用寿命长、故障率低的单通道光纤旋转连接器。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种单通道光纤旋转连接器，包括定子壳体、定子准直器、定子光纤、转子壳体、转子准直器和转子光纤，所述的定子准直器固定在所述的定子壳体内，所述的定子光纤同轴嵌设在所述的定子准直器中，所述的转子壳体的一端伸入设置在所述的定子壳体内，所述的转子准直器固定在所述的转子壳体内，所述的转子光纤同轴嵌设在所述的转子准直器中，所述的单通道光纤旋转连接器还包括两个型号为618/8的深沟球轴承，两个所述的深沟球轴承之间固定有轴承挡圈，两个所述的深沟球轴承的内圈固定在所述的转子壳体的外侧壁上，两个所述的深沟球轴承的外圈固定在所述的定子壳体的内侧壁上，且两个所述的深沟球轴承之间的中心距为13mm～15mm。

所述的定子准直器的一端固定有定子透镜，所述的定子透镜与所述的定子光纤相连接，所述的转子准直器的一端固定有转子透镜，所述的转子透镜与所述的转子光纤相连接，所述的定子透镜与所述的转子透镜相对设置且两者的光轴处于同一直线上。该结构中，定子透镜和转子透镜的设置，增大了定子光纤与转子光纤之间的距离，降低了对机械精度的要求，提高了耦合效率。

所述的定子透镜为双胶合镜、非球面镜、自聚焦镜或c透镜。该结构中，定子透镜采用自聚焦透镜，其可以将光束准直，相对于光纤与光纤直接连接的方案，定子准直器与转子准直器之间可以有一定范围的调节间距，容易调节。

所述的转子透镜为双胶合镜、非球面镜、自聚焦镜或c透镜。该结构中，转子透镜也采用自聚焦透镜，其可以将光束准直，相对于光纤与光纤直接连接的方案，定子准直器与转子准直器之间有一定范围的调节间距，容易调节。

所述的定子壳体的端面上固定有安装环，所述的安装环的右端面上开设有安装槽，所述的安装槽与所述的转子壳体之间具有活动空隙。该结构中，安装环与定子壳体之间采用螺钉连接的方式，固定更为可靠，活动空隙的设置则便于转子壳体转动。

所述的活动空隙内固定有密封圈。该结构中，密封圈采用弹性密封圈，其套设在转子壳体上，起到加强转子壳体与定子壳体之间密封性的作用。

所述的安装环与右侧所述的深沟球轴承之间设置有用于提供轴向推力的压簧组件。该结构中，压簧组件的设置避免可转子壳体相对于定子壳体轴向窜动，同时，压簧组件的存在使得安装环与右侧深沟球轴承之间的接触为柔性接触，避免深沟球轴承出现卡死现象。

所述的转子壳体上固定有转子拨杆，所述的转子拨杆与右侧所述的深沟球轴承之间的中心距为11mm～13mm。该结构中，转子拨杆的设置便于对转子壳体施力，利于其转动，右侧深沟球轴承之间的中心距为11mm～13mm，相比较传统的结构，由原先16mm缩小了3mm～5mm，使深沟球轴承受力情况得到明显的改善，利于提高使用寿命。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过更换轴承型号规格，并使右侧的轴承向右移动一定距离，增大了两个轴承之间的中心距，较好地改善了轴承的受力情况，大幅度提高了轴承的额定寿命，从而使得整体装置使用寿命长且故障率较低。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对发明作进一步详细描述。

实施例一：如图所示，一种单通道光纤旋转连接器，包括定子壳体1、定子准直器2、定子光纤3、转子壳体4、转子准直器5和转子光纤6，定子准直器2固定在定子壳体1内，定子光纤3同轴嵌设在定子准直器2中，转子壳体4的一端伸入设置在定子壳体1内，转子准直器5固定在转子壳体4内，转子光纤6同轴嵌设在转子准直器5中，单通道光纤旋转连接器还包括两个型号为618/8的深沟球轴承7，两个深沟球轴承7之间固定有轴承挡圈71，两个深沟球轴承7的内圈固定在转子壳体4的外侧壁上，两个深沟球轴承7的外圈固定在定子壳体1的内侧壁上，且两个深沟球轴承7之间的中心距为13mm～15mm。

实施例二：如图所示，其他结构与实施例一相同，其不同之处在于，定子准直器2的一端固定有定子透镜21，定子透镜21与定子光纤3相连接，转子准直器5的一端固定有转子透镜51，转子透镜51与转子光纤6相连接，定子透镜21与转子透镜51相对设置且两者的光轴处于同一直线上。该结构中，定子透镜21和转子透镜51的设置，增大了定子光纤3与转子光纤6之间的距离，降低了对机械精度的要求，提高了耦合效率。

本实施例中，定子透镜21为双胶合镜、非球面镜、自聚焦镜或c透镜。该结构中，定子透镜21采用自聚焦透镜，其可以将光束准直，相对于光纤与光纤直接连接的方案，定子准直器2与转子准直器5之间可以有一定范围的调节间距，容易调节。

本实施例中，转子透镜51为双胶合镜、非球面镜、自聚焦镜或c透镜。该结构中，转子透镜51也采用自聚焦透镜，其可以将光束准直，相对于光纤与光纤直接连接的方案，定子准直器2与转子准直器5之间有一定范围的调节间距，容易调节。

实施例三：如图所示，其他结构与实施例二相同，其不同之处在于，本实施例中，定子壳体1的端面上固定有安装环11，安装环11的右端面上开设有安装槽12，安装槽12与转子壳体4之间具有活动空隙。该结构中，安装环11与定子壳体1之间采用螺钉连接的方式，固定更为可靠，活动空隙的设置则便于转子壳体4转动。

本实施例中，活动空隙内固定有密封圈13。该结构中，密封圈13采用弹性密封圈13，其套设在转子壳体4上，起到加强转子壳体4与定子壳体1之间密封性的作用。

本实施例中，安装环11与右侧深沟球轴承7之间设置有用于提供轴向推力的压簧组件8。该结构中，压簧组件8的设置避免可转子壳体4相对于定子壳体1轴向窜动，同时，压簧组件8的存在使得安装环11与右侧深沟球轴承7之间的接触为柔性接触，避免深沟球轴承7出现卡死现象。

本实施例中，压簧组件8包括压簧和垫片，安装环11的左侧开设有安装孔，压簧的一端固定在安装孔内，压簧的另一端与垫片相连接，垫片的另一端则与右侧深沟球轴承7的外圈顶压配合，这样既可以扩大压簧的端面，又可以防止压簧的端面与右侧的轴承深沟球轴承7发生干涉。

本实施例中，转子壳体4上固定有转子拨杆41，转子拨杆41与右侧深沟球轴承7之间的中心距为11mm～13mm。该结构中，转子拨杆41的设置便于对转子壳体4施力，利于其转动，并且与右侧深沟球轴承7之间的中心距为11mm～13mm，相比较传统的结构，由原先16mm缩小了3mm～5mm，使深沟球轴承7受力情况得到明显的改善，利于提高使用寿命。

本实施例中，两个深沟球轴承之间的中心距d为13.4mm，转子拨杆与右侧深沟球轴承之间的中心距l为12mm，对两个轴承的额定寿命进行计算，具体结构如下：

(1)旋转摩擦力矩为0.3n·m时，轴承的额定寿命计算

rz＝f×12/13.4＝18.75n×12/13.4＝16.79n；

ry＝f+rz＝18.75n+16.79n＝35.54n。

l1m＝a1·aiso·l10h＝0.25×0.75×7.0277×10⁷＝1.318×10⁷(h)

(2)旋转摩擦力矩为1n·m时，轴承的额定寿命计算

rz＝f×12/13.4＝62.5n×12/13.4＝55.97n；

ry＝f+rz＝62.5n+55.97n＝118.47n。

l1m＝a1·aiso·l10h＝0.25×0.75×1.897×10⁶＝3.557×10⁵(h)

由计算结果可知，改进后轴承的受力情况得到明显的改善，与采用传统的r1810zzs型号的轴承相比，改进后轴承的额定寿命提高为原来的42.36倍，改进前后对比情况详见下表

光纤旋转连接器的旋转摩擦力矩为1n·m时，按每天工作12h计算，该轴承仍可以可靠运行工作约81年。

本装置优化调整了内部机械结构布局，较好地改善了轴承的受力情况，大幅度提高了轴承的额定寿命，同时对旋转摩擦力矩指标进行内控，生产过程中严格控制轴承润滑脂的灌注，严格控制装配过程，消除装配不当因素，从而提高了光纤旋转连接器的使用寿命和可靠性水平。