20，导电片16通过3个小螺钉20固定在刷握15上，电刷17设于导电片16两端，刷握15通过3个螺钉19固定在连接套18上。
[0026]所述两个电刷17分别在其下方对应接触I个电阻膜10和一个导电条11。
[0027]如图1所示，高精度角位移传感器由电阻组件I，电刷组件2，上盖3下盖4，轴5，销6，中间环7，轴承8等部分组成三冗余角位移传感器，通过轴5的旋转带动电刷组件2跟随轴旋转，电刷在电阻膜上拾取相应的电压信号输出。电阻体是角位移传感器的关键部件，电阻体的电阻膜采用复合型导电塑料印制而成，复合型导电塑料具有耐磨性好，印制电阻值均匀性好，电阻体的线性好，寿命长的优点。复合型导电塑料导电功能性能好，又具有塑料的许多优异性能，可以在较大范围内根据使用需要调节材料的电学和力学性能，材料加工简单，成本低，因而得到广泛应用。以石墨为导电填料的聚合物/石墨导电纳米复合材料成为复合型导电塑料。制备方法为碱金属插层聚合法，碱金属插层聚合法首先用碱金属插层进入石墨层间制成碱金属插层石墨，然后将单体插入碱金属插层石墨内，最后由碱金属引发聚合得到石墨片层被聚合物剥离分散的聚合物导电纳米复合材料。H.Kim等采用钾插层石墨、、、引发苯乙烯进行插层聚合制备PS/石墨纳米复合材料，石墨质量分数仅为10%时，复合材料电导率高达0.13S/cm。中间环7是选用铝合金材料，两个中间环7叠加在一起，电阻组件I分别安装在下盖4和中间环7上面，形成三冗余结构，电阻组件的安装结构形式保证了电阻体骨架不会受挤压形成应力累计，导致电阻体阻值变化，提高角位移传感器的线性度。
[0028]如图2所示，电阻组件主要由骨架9，电阻膜10，导电条11，铆钉12，方垫片13，高温小截面安装线14等部分组成，电阻膜印制在平面骨架上，平面结构的设计便于导电塑料的印制，平面结构印制导电塑料的电阻值均匀性好，有利于最后电阻体的线性度修刻，为角位移传感器的线性度修刻提供了良好基础。与传统的合成膜电阻体相比其电阻体修刻后的电阻体的线性度能够保证在0.2%以内，传统的合成膜电阻体经过人工反复的修刻后的线性度一般在1%左右。电阻膜10和导电条11都是印制同一平面上，在同一圆面上，电阻膜2两端的高温小截面安装线13是通过铆钉12焊接后从电阻膜10的背面引出线槽中引出，高温小截面安装线14都是从非金属引线槽中引出，保证其绝缘性，提高了角位移传感器的可靠性。
[0029]如图3所示，电刷组件由刷握15，导电片16，电刷17，连接套18，螺钉19，小螺钉20组成，刷握15采用了非金属材料可溶性热缩性聚酰亚胺模塑粉模压塑料YS-20具有耐高温的性能特点，刷握15通过螺钉19紧固在连接套18上，连接套18用螺钉紧固在轴上面，导电片16通过小螺钉20紧固在刷握15上面，电刷17通过焊接的方式焊接在导电片16上面，上下两个电刷分别图2中电阻膜10和导电条11上运动，引出电压信号输出，避免使用运动导线，提高了角位移传感器的可靠性能。
【主权项】
1.一种复合型导电塑料三冗余高精度角位移传感器，其特征在于:包括3个电阻组件(I)、3个电刷组件(2)、上盖(3)、下盖(4)、轴(5)、销(6)、2个中间环(7)、2个轴承⑶及3个连接套(18)，所述轴(5)下端穿过下盖(4)且通过轴承(8)固定在下盖(4)中，轴(5)上端通过轴承(8)固定在上盖(3)中，轴(5)外侧设有3个首尾依次相接连接套(18)，销(6)设于最下端连接套(18)的下端，插入轴(5)内部，每个连接套(18)上设有一个电刷组件⑵；上盖⑶和下盖⑷之间设有两级中间环(7)，组成完整的圆柱腔体，腔体内部下盖(4)上设有一个电阻组件(I)，第一级中间环(7)设于下盖(4)上，第二级中间环(7)设于第一级中间环(7)上，上盖(3)设于第二级中间环上方，第一级中间环(7)和第二级中间环(7)上分别设有一组电阻组件(I)。2.根据权利要求1所述的一种复合型导电塑料三冗余高精度角位移传感器，其特征在于:所述每组电阻组件(I)和每组电刷组件(2)交叉排列，设于下盖上的电阻组件(I)位于设在最下端连接套(8)上的电刷组件(2)的下方。3.根据权利要求1所述的一种复合型导电塑料三冗余高精度角位移传感器，其特征在于:所述电阻组件⑴包括骨架(9)、电阻膜(10)、导电条(11)、8个铆钉(12)、8个方垫片(13)及高温小截面安装线(14)，其中，电阻膜(10)和导电条(11)对称设于骨架上，电阻膜(10)和导电条(11)的圆心角均为140° ;所述电阻膜(10)的两端各设有两个铆钉(12)和两个方垫片(13)，导电条(11)两端设有两个铆钉(12)和两个方垫片(13)，电阻膜(10)中间位置两端各设有一组铆钉(12)和方垫片(13)，骨架(9)上的8个方垫片(13)通过高温销截面安装线(14)相连接。4.根据权利要求1所述的一种复合型导电塑料三冗余高精度角位移传感器，其特征在于:所述电刷组件包括刷握(15)、导电片(16)、电刷(17)、连接套(18)、3个螺钉(19)及3个小螺钉(20)，导电片(16)通过3个小螺钉(20)固定在刷握(15)上，电刷(17)设于导电片(16)两端，刷握(15)通过3个螺钉(19)固定在连接套(18)上。5.根据权利要求1、3或4所述的一种复合型导电塑料三冗余高精度角位移传感器，其特征在于:两个电刷(17)分别在其下方对应接触I个电阻膜(10)和一个导电条(11)。
【专利摘要】本发明属于环形角位移传感器技术领域，具体涉及一种满足高可靠性大功率千瓦级运载火箭伺服机构，可实现高精度、耐高温和冗余设计的复合型导电塑料三冗余高精度角位移传感器；包括3个电阻组件(1)、3个电刷组件(2)、上盖(3)、下盖(4)、轴(5)、销(6)、2个中间环(7)、2个轴承(8)及3个连接套(18)；本发明可实现“线性度好，精度高，稳定性好”的优点，在可靠性指标上会有跨越性的提高，且基础技术较成熟，易实现。
【IPC分类】G01B7/30
【公开号】CN105627908
【申请号】CN201410601817
【发明人】熊伟, 崔新宇
【申请人】北京精密机电控制设备研究所, 北京实验工厂, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月31日