一种新型顺序切换波导开关的制作方法

1.本发明涉及一种新型顺序切换波导开关，属于机电技术领域。


背景技术：

2.波导开关作为控制微波信号传输的核心器件，常用于航天航空、地面雷达等微波信号传输领域，对于r型波导开关，通常指开关每次切换45
°
时，可使微波通道导通或者阻断，一般有随机切换形式的波导开关和顺序切换形式的波导开关，随机切换形式波导开关，通过随机切换电磁系统来实现，而顺序切换形式波导开关具有一组线圈组，通过棘轮棘爪机构配合实现。
3.传统的随机切换形式的r型开关，由于具有4组线圈组，因此电连接接口具有5组引线，因此传统r型随机切换开关的使用，对上位机的接口设计及控制设计提出了较高的要求，因此其不具备顺序波导开关单一电连接接口的优势，而传统顺序切换形式的波导开关，其顺序切换的实现采用的是棘轮棘爪机构，结构可靠性低，产品动作过程可靠性不高。因此，需研制接口及控制简单，结构及产品动作可靠性较高的新型顺序切换波导开关。
4.一种新型顺序切换波导开关(cn 109728383 a)中，“采用单稳态电机配合棘轮传动机构，利用锁止磁钢进行位置锁定，将单稳态电机的45
°
往复运动转换为导行转子的45
°
定向转动，实现开关四个状态的顺序切换。”其顺序切换的实现采用的是棘轮棘爪机构，结构可靠性低，动作过程存在产品可靠性不高的缺点。


技术实现要素：

5.本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种新型顺序切换波导开关，通过顺序切换结构，可实现单一电连接接口下的高可靠顺序切换。
6.本发明的技术解决方案是：
7.一种新型顺序切换波导开关，包括顺序切换结构、导行装置、电磁线圈组、遥测装置；所述顺序切换结构包含若干上接触件和若干下接触件，所述导行装置上部安装有电磁线圈组，导行装置与电磁线圈组相配合带动顺序切换结构进行同轴定向转动，遥测装置与顺序切换结构通过各个上接触件搭接导电，顺序切换结构与导行装置通过下接触件搭接导电，实现波导开关顺序切换。
8.在上述新型顺序切换波导开关中，所述顺序切换结构还包括圆台、下支撑部、圆筒；所述圆台边缘均布设置若干个安装孔，每个安装孔中安装1个上接触件，下支撑部位于圆台下方，下支撑部两端部下方设置有孔位，分别安装有下接触件，圆筒一端垂直嵌套于下支撑部和圆台中，另一端从下支撑部中部伸出一个凸台，所述圆筒设有与所述导行装置相配合的安装孔。
9.在上述新型顺序切换波导开关中，所述圆台上过圆台中心线的两个安装孔的连线与下支撑部两端孔位中心线连线呈平行状态，所述圆台下表面设有两组引线安装槽，分别位于支撑部的两侧，引线安装槽内装有引线，两组引线分别连接同侧的若干上接触件和下
接触件，所述圆台上表面的安装孔边缘和上接触件外端均做倒圆角处理，所述下支撑部两端设有弧形槽，连接弧形槽的孔位边缘做倒圆角处理，下接触件外端为半球形结构。
10.在上述新型顺序切换波导开关中，所述导行装置包括导行转子、导行定子、锁止磁钢、轴承、轴承座；导行转子下部装配在导行定子中，上部通过轴与轴承和轴承座相配合，锁止磁钢安装于导行转子底部及导行定子内部底端中间位置，轴承套装于导行转子底部，轴承座套装在导行转子上。
11.在上述新型顺序切换波导开关中，所述导行转子包括转轴、中轴、圆柱段；转轴、中轴、圆柱段三者同轴，转轴的直径比中轴小，圆柱段套接在中轴的下部。
12.在上述新型顺序切换波导开关中，述圆柱段上开有三条导行腔，其中第一条导行腔沿圆柱段直径，贯穿圆柱段侧壁，另两条导行腔呈圆弧状，关于第一条导行腔对称且开口向外，所述圆柱段上开有用于调节微波参数的扼流槽，所述圆柱段的底部设有锁止磁钢安装孔，所述圆柱段的底部设有轴承安装位。
13.在上述新型顺序切换波导开关中，所述转轴顶部设有螺纹安装孔及长方切口结构的安装位，用于安装遥测装置，转轴上部侧面对称设有第一凸起部，下部侧面对称设有第二凸起部，第一凸起部和第二凸起部上下错位设置，第一凸起部和第二凸起部均为凸出半圆弧长条结构，第一凸出部的长度是第二凸出部长度的1.5～2倍，第一凸起部用于安装所述顺序切换结构，第二凸起部用于安装所述电磁线圈组。
14.在上述新型顺序切换波导开关中，所述导行定子的侧面由四个负载安装端口面组成，导行定子中部开有圆柱形内腔，每个负载安装端口面中心开有一个波导口通向内壁面，所述内腔底部端面设有锁紧磁钢安装孔，底部中心设置与轴承相匹配的轴承安装位，所述导行定子底部外边缘留有四个安装固定孔位，导行定子上部设有螺钉安装孔。
15.在上述新型顺序切换波导开关中，所述轴承座为环形的圆盘结构，圆盘结构底部设置环形凸起部，环形凸起部用来安装轴承，沿圆盘周向均布多个耳片状安装孔，与导行定子上部的螺钉安装孔相配合，通过螺钉将轴承座与导行定子固定在一起。
16.在上述新型顺序切换波导开关中，所述锁止磁钢包括上锁止磁钢和下锁止磁钢，呈小圆柱体形状，上锁止磁钢一端安装于导行转子底部的锁止磁钢安装孔内，下锁止磁钢安装于导行定子的锁紧磁钢安装孔内，由于导行定子的下锁止磁钢与导行转子的上锁止磁钢的磁力作用，导行转子每次可旋转45
°
后稳定在导行定子中，导行定子形成稳定微波传输通道。
17.在上述新型顺序切换波导开关中，所述电磁线圈组包括支撑壳体、永磁钢、定子铁芯、线圈组；所述定子铁芯为圆环结构，内壁沿圆周均布八个极靴，所述定子铁芯表面与每个极靴连接处设有1个垂直于定子表面的导线引出端，定子铁芯通过支撑壳体底部沿周长均布的若干个安装孔位安装于支撑壳体上，永磁钢嵌于定子铁芯的中部，与极靴在一个平面，与极靴之间留有1～3mm的距离，所述线圈组包括八个跨绕相邻两个极靴的线圈，相对的两个线圈首尾相连为一组线圈，线圈组共包括四组线圈；所述支撑壳体底部设有与导行装置的轴承座相匹配的安装孔位，支撑壳体上部内侧壁对称设有两个长螺钉安装孔；所述永磁钢中心设有与导行转子第二凸起部相匹配的轮廓。
18.在上述新型顺序切换波导开关中，所述遥测装置包括遥测磁钢组件、遥测敏感部件、连接器；遥测磁钢组件包括遥测托板和遥测磁钢两部分，遥测托板为轴对称结构，中心
设有安装孔位，两侧对称设置遥测磁钢，遥测敏感部件中装有磁敏感器件，遥测敏感部件底部伸出两导引柱可搭接在顺序切换结构的两个上接触件上，连接器设于遥测敏感部件的一侧，遥测磁钢组件位于遥测敏感部件的下方，遥测磁钢组件安装在导行转子的顶端安装位上。
19.在上述新型顺序切换波导开关中，初始位置时，所述永磁钢n、s指示极向与顺序切换结构中两个下接触件连线呈22.5
°
角，下接触件连线超前永磁钢n、s指示极向方向22.5
°
，同时，下接触件与定子铁芯上对应的导线引出端搭接。当遥测装置导引柱施加直流脉冲电压信号时，电流通过顺序切换结构的上接触件、下接触件、定子铁芯的导线引出端传递至电磁线圈组的一组线圈，电磁力作用下驱动永磁钢旋转45
°
至加电线圈中间位置，同时，顺序切换结构随导行转子旋转45
°
，此时顺序切换装置中两个下接触件连线仍超前永磁钢n、s指示极向方向22.5
°
，重复以上步骤，当遥测装置导引柱每通一次脉冲电压信号，导行转子可顺时针旋转45
°
，即实现波导开关顺序切换。
20.本发明与现有技术相比的有益效果是：
21.(1)本发明设计的新型顺序切换波导开关，无棘轮、棘爪等复杂结构及配合，结构简单可靠。
22.(2)本发明设计的新型顺序切换波导开关，具有多个线圈组，但只采用一组电接口即可实现对开关控制，即实现单组电接口下多组线圈组通电控制，节省了线圈组接口设计及相关防反二极管等元器件的使用，提高开关使用可靠性。
23.(3)本发明设计的新型顺序切换波导开关，电磁线圈组中，采用线圈组结合永磁钢实现转轴旋转，线圈组与永磁钢相结合的磁路结构设计，可确保转轴精确可靠旋转。
24.(4)本发明设计的新型顺序切换波导开关，通过对将要通电的接触件超前22.5
°
相角设计，使顺序切换装置牵引转轴实现沿一个方向的顺序转动，设计易于实现。
附图说明
25.图1为本发明的一种新型顺序切换波导开关结构示意图；
26.图2为本发明中顺序切换结构示意图；其中图2a为下表面结构示意图，图2b为上表面结构示意图；
27.图3为本发明中导行装置结构示意图；
28.图4为本发明中导行转子结构示意图；其中图4a为侧部示意图，图4b为底部示意图，图4c为导行转子中导行腔示意图；
29.图5为本发明中导行定子示意图；
30.图6为本发明中轴承示意图；
31.图7为本发明中轴承座示意图；
32.图8为本发明中电磁线圈组示意图；
33.图9为本发明中支撑壳体结构示意图；其中图9a为外部示意图，图9b为内部示意图；
34.图10为本发明中定子铁芯结构示意图；其中图10a为下部示意图，图10b为上部示意图；
35.图11为本发明中遥测装置结构示意图；
36.图12为本发明中遥测磁钢组件结构示意图。
具体实施方式
37.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明，构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获取其他的附图。
38.如图1所示为本发明的一种新型顺序切换波导开关结构示意图，一种新型顺序切换波导开关，包括顺序切换结构20、导行装置、电磁线圈组、遥测装置；所述顺序切换结构20包含若干上接触件4和若干下接触件5，所述导行装置上部安装有电磁线圈组，导行装置与电磁线圈组相配合带动顺序切换结构20进行同轴定向转动，遥测装置与顺序切换结构20通过各个上接触件4搭接导电，顺序切换结构20与导行装置通过下接触件5搭接导电，实现波导开关顺序切换。
39.在本实施例中，如图2所示为本发明中顺序切换结构示意图，其中图2a为下表面示意图，图2b为上表面示意图，顺序切换结构20还包括圆台1、下支撑部2、圆筒3；圆台1边缘均布设置8个安装孔，每个安装孔中安装1个上接触件4，下支撑部2位于圆台1下方，下支撑部2两端部下方设置有孔位，分别安装有下接触件5，圆筒3一端垂直嵌套于下支撑部2和圆台1中，另一端从下支撑部2中部伸出一个凸台，圆筒3设有与导行装置相配合的安装孔。
40.在本实施例中，如图2所示，圆台1上过圆台1中心线的两个安装孔的连线与下支撑部2两端孔位中心线连线呈平行状态，圆台1下表面设有两组引线安装槽，分别位于支撑部2的两侧，引线安装槽内装有引线，两组引线分别连接同侧的4个上接触件4和1个下接触件5，圆台1上表面的安装孔边缘和上接触件4外端均做倒圆角处理，下支撑部2两端设有弧形槽，连接弧形槽的孔位边缘做倒圆角处理，下接触件5外端为半球形结构。
41.如图3所示为本发明中导行装置结构示意图，导行装置包括导行转子6、导行定子7、锁止磁钢、轴承9、轴承座10；导行转子6下部装配在导行定子7中，上部通过轴与轴承9和轴承座10相配合，锁止磁钢安装于导行转子6底部及导行定子7内部底端中间位置，轴承9套装于导行转子6底部，轴承座10套装在导行转子6上。
42.如图4所示为本发明中导行转子结构示意图，其中图4a为侧部示意图，图4b为底部示意图，图4c为导行转子中导行腔示意图，导行转子6包括转轴61、中轴62、圆柱段63；转轴61、中轴62、圆柱段63三者同轴，转轴61的直径比中轴62小，圆柱段63套接在中轴的下部；圆柱段63上开有三条导行腔(631)，其中第一条导行腔(631)沿圆柱段直径，贯穿圆柱段侧壁，另两条导行腔(631)呈圆弧状，关于第一条导行腔(631)对称且开口向外，圆柱段63上开有用于调节微波参数的扼流槽632，圆柱段63的底部设有锁止磁钢安装孔633，圆柱段63的底部设有轴承安装位634；转轴61顶部设有螺纹安装孔及长方切口结构的安装位613，用于安装遥测装置，转轴61上部侧面对称设有第一凸起部611，下部侧面对称设有第二凸起部612，第一凸起部和第二凸起部上下错位设置，第一凸起部和第二凸起部均为凸出半圆弧长条结构，第一凸出部611的长度是第二凸出部612长度的1.5～2倍，第一凸起部用于安装顺序切换结构20，第二凸起部用于安装电磁线圈组。
43.如图5所示为本发明中导行定子示意图，导行定子7的侧面由四个负载安装端口面
77组成，导行定子7中部开有圆柱形内腔(71)，每个负载安装端口面77中心开有一个波导口(73)通向内壁面，内腔71底部端面设有锁紧磁钢安装孔76，底部中心设置与轴承9相匹配的轴承安装位(72)，导行定子7底部外边缘留有四个安装固定孔位74，导行定子7上部设有螺钉安装孔75。
44.如图7所示为本发明中轴承座示意图，轴承座(10)为环形的圆盘结构，圆盘结构底部设置环形凸起部，如图6所示，环形凸起部用来安装轴承9，沿圆盘周向均布多个耳片状安装孔，与导行定子7上部的螺钉安装孔75相配合，通过螺钉将轴承座10与导行定子7固定在一起。
45.锁止磁钢包括上锁止磁钢和下锁止磁钢，呈小圆柱体形状，上锁止磁钢一端安装于导行转子6底部的锁止磁钢安装孔633内，下锁止磁钢安装于导行定子7的锁紧磁钢安装孔76内，由于导行定子7的下锁止磁钢与导行转子6的上锁止磁钢的磁力作用，导行转子6每次可旋转45
°
后稳定在导行定子7中，导行定子7形成稳定微波传输通道。
46.在本实施例中，如图8所示为本发明中电磁线圈组示意图，电磁线圈组包括支撑壳体11、永磁钢12、定子铁芯13、线圈组14；如图10所示为本发明中定子铁芯结构示意图，其中图10a为下部示意图，图10b为上部示意图，定子铁芯13为圆环结构，内壁沿圆周均布八个极靴131，定子铁芯13表面与每个极靴131连接处设有1个垂直于定子表面的导线引出端132，共有8个导线引出端132，定子铁芯13通过支撑壳体11底部沿周长均布的四个安装孔位112安装于支撑壳体11上，永磁钢12嵌于定子铁芯13的中部，与极靴131在一个平面，与极靴131之间留有1～3mm的距离，线圈组14包括八个跨绕相邻两个极靴131的线圈，相对的两个线圈首尾相连为一组线圈，线圈组14共包括四组线圈。
47.如图9所示为本发明中支撑壳体结构示意图，其中图9a为外部示意图，图9b为内部示意图，支撑壳体11底部设有与导行装置的轴承座10相匹配的安装孔位111，支撑壳体11上部内侧壁对称设有两个长螺钉安装孔113；永磁钢12中心设有与导行转子第二凸起部612相匹配的轮廓。
48.如图11所示为本发明中遥测装置结构示意图，遥测装置包括遥测磁钢组件15、遥测敏感部件16、连接器17；如图12所示为本发明中遥测磁钢组件结构示意图，遥测磁钢组件15包括遥测托板18和遥测磁钢19两部分，遥测托板18为轴对称结构，中心设有安装孔位，两侧对称设置遥测磁钢19，遥测敏感部件16中装有磁敏感器件，遥测敏感部件16底部伸出两导引柱161可搭接在顺序切换结构20的两个上接触件4上，连接器17设于遥测敏感部件16的一侧，遥测磁钢组件15位于遥测敏感部件16的下方，遥测磁钢组件15安装在导行转子6的顶端安装位613上。
49.本发明的实施原理为：初始位置时，永磁钢12n、s指示极向与顺序切换结构20中两个下接触件5连线呈22.5
°
角，下接触件5连线超前永磁钢12n、s指示极向方向22.5
°
，同时，下接触件5与定子铁芯13上对应的导线引出端132搭接。当遥测装置导引柱161施加直流脉冲电压信号时，电流通过顺序切换结构20的上接触件4、下接触件5、定子铁芯13的导线引出端132传递至电磁线圈组的一组线圈，电磁力作用下驱动永磁钢12旋转45
°
至加电线圈中间位置，同时，顺序切换结构20随导行转子6旋转45
°
，此时顺序切换装置中两个下接触件5连线仍超前永磁钢12n、s指示极向方向22.5
°
，重复以上步骤，当遥测装置导引柱161每通一次脉冲电压信号，导行转子6可顺时针旋转45
°
，即实现波导开关顺序切换。
50.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。