的電磁振動(dòng)臺(tái)磁路結(jié)構(gòu)技術(shù)方案，對(duì)于振動(dòng)計(jì)量技術(shù)的發(fā)展意義重大。上述問(wèn)題中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)獲得解決，均會(huì)使大行程電磁振動(dòng)臺(tái)的性能獲得顯著提升，使低頻/超低頻振動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)獲得實(shí)質(zhì)性突破。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方案存在的上述問(wèn)題，提供一種磁場(chǎng)跟蹤補(bǔ)償?shù)乃拇怕穼?duì)稱勵(lì)磁矩形開(kāi)放磁場(chǎng)式電磁振動(dòng)臺(tái)磁路結(jié)構(gòu)技術(shù)方案，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度高，可兼顧大行程、高磁場(chǎng)均勻性、大推力和線性電磁驅(qū)動(dòng)力特性，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)方案存在的問(wèn)題與不足，尤其具有突出的跟蹤補(bǔ)償電樞反應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)波形失真度影響的特性，從而為低頻/超低頻振動(dòng)校準(zhǔn)提供一種高精度、大行程電磁振動(dòng)臺(tái)磁路結(jié)構(gòu)。
[0015]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0016]一種磁場(chǎng)跟蹤補(bǔ)償?shù)乃拇怕穼?duì)稱勵(lì)磁矩形開(kāi)放磁場(chǎng)式電磁振動(dòng)臺(tái)磁路結(jié)構(gòu)，由永磁體、中心磁軛、內(nèi)磁軛、外磁軛、端磁軛、線圈骨架和工作線圈構(gòu)成，整體成軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，永磁體、中心磁軛、內(nèi)磁軛、外磁軛和端磁軛的截面均為矩形，線圈骨架的截面為口字形，四個(gè)永磁體對(duì)稱安裝在兩個(gè)外磁軛兩端和兩個(gè)端磁軛之間，同一個(gè)外磁軛兩端的兩個(gè)永磁體的同磁極相對(duì)布置，兩個(gè)外磁軛同一端的兩個(gè)永磁體的磁極方向相同，每個(gè)永磁體的兩個(gè)端面與外磁軛、端磁軛相應(yīng)的端面緊密接觸，兩個(gè)外磁軛、四個(gè)永磁體與兩個(gè)端磁軛構(gòu)成口字形結(jié)構(gòu)，中心磁軛安裝在口字形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)軸線上，中心磁軛的兩端分別與兩個(gè)端磁軛剛性連接，內(nèi)磁軛的長(zhǎng)度小于外磁軛的長(zhǎng)度，兩個(gè)內(nèi)磁軛對(duì)稱安裝在兩個(gè)外磁軛和中心磁軛之間、且剛性連接在兩個(gè)外磁軛相對(duì)的兩個(gè)表面上，兩個(gè)內(nèi)磁軛與中心磁軛之間通過(guò)兩條等寬度的氣隙分隔開(kāi)，線圈骨架可滑動(dòng)地套裝在中心磁軛上，線圈骨架上繞有工作線圈，工作線圈中通以精密可控的驅(qū)動(dòng)電流，與氣隙相鄰的內(nèi)磁軛表面設(shè)有深溝槽形式的陣列式微結(jié)構(gòu)，深溝槽沿氣隙的長(zhǎng)度方向周期性布置，中心磁軛上繞有補(bǔ)償線圈，補(bǔ)償線圈中所通的電流與工作線圈中的電流方向相反、相位同步跟蹤、幅值成一確定比例。
[0017]所述永磁體的安裝方式是采用四個(gè)口字形截面、不導(dǎo)磁材料的永磁體安裝框，將永磁體粘接裝配在永磁體安裝框的內(nèi)部，通過(guò)固定永磁體安裝框?qū)⒂来朋w固定；所述中心磁軛的安裝方式是采用兩個(gè)口字形截面、不導(dǎo)磁材料的磁軛安裝框，將兩個(gè)磁軛安裝框套裝在中心磁軛兩端且與中心磁軛剛性連接，通過(guò)固定磁軛安裝框?qū)⒅行拇跑椧詢啥酥蔚姆绞焦潭ā?br>[0018]所述永磁體是采用多個(gè)小塊永磁體、以粘接的方式拼接構(gòu)成。
[0019]本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新性及產(chǎn)生的良好效果在于:
[0020](I)本發(fā)明提出一種矩形開(kāi)放式磁場(chǎng)的磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，永磁體和磁軛零件的截面均為矩形，磁路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，大大降低了零部件加工和裝配的難度，容易保證加工與裝配精度；通過(guò)合理的裝配方案，永磁體可以預(yù)先充磁然后進(jìn)行裝配，因此可采用NdFeB等材料的高性能永磁體，從而可獲得高氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度與大電磁驅(qū)動(dòng)力；解決了現(xiàn)有技術(shù)方案中長(zhǎng)尺寸圓筒形磁軛難以加工，零件加工與裝配精度難以保證，強(qiáng)磁永磁體無(wú)法裝配或裝配困難等問(wèn)題，可使長(zhǎng)氣隙內(nèi)主磁路的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布實(shí)現(xiàn)較高的均勻性指標(biāo)。這是本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)之一。
[0021](2)本發(fā)明在磁路的具體布置上，永磁體不直接面對(duì)氣隙，不承受工作線圈通電后產(chǎn)生附加磁場(chǎng)的強(qiáng)制充/去磁作用；工作線圈通電時(shí)，線圈一側(cè)的磁通增大、另一側(cè)磁通減少，磁通增大和減小的作用相互抵消，使線圈所在位置的平均磁感應(yīng)強(qiáng)度基本保持不變，從而可實(shí)現(xiàn)近似理想的線性電磁驅(qū)動(dòng)力特性；解決了現(xiàn)有技術(shù)方案中永磁體直接面對(duì)氣隙，工作線圈通以大電流時(shí)容易產(chǎn)生不可逆退磁，輸出電磁驅(qū)動(dòng)力的線性度差等問(wèn)題:實(shí)現(xiàn)較高的輸出電磁驅(qū)動(dòng)力的線性度指標(biāo)。這是本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)之二。
[0022](3)本發(fā)明采用磁軛安裝框可將長(zhǎng)中心磁軛以兩端支撐方式可靠安裝固定；采用永磁體安裝框?qū)τ来朋w進(jìn)行安裝固定，在將永磁體粘接裝配在永磁體安裝框內(nèi)部后，可以整體地從中心磁軛與端磁軛之間的空隙推向指定安裝位置，在磁吸力沿軸向分力的作用下，永磁體與永磁體安裝框組件會(huì)平穩(wěn)地滑入安裝位置，裝配過(guò)程簡(jiǎn)單可靠，大大降低了永磁體的裝配難度:解決了長(zhǎng)中心磁軛和大尺寸脆性材料永磁體零件可靠安裝固定、以及強(qiáng)磁永磁體零件裝配過(guò)程需克服巨大磁吸力的難題。這是本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)之
_- O
[0023](4)本發(fā)明在與氣隙相鄰的內(nèi)磁軛表面，沿氣隙長(zhǎng)度方向周期性布置深溝槽形式的陣列式微結(jié)構(gòu)，理論與仿真分析及實(shí)驗(yàn)均表明，該方法可有效抑制電渦流的產(chǎn)生，大大降低渦流損耗的影響，既有效解決了渦流損耗帶來(lái)的熱擾動(dòng)和熱變形問(wèn)題，又使磁路結(jié)構(gòu)的實(shí)際性能指標(biāo)與理論設(shè)計(jì)結(jié)果具有較高的一致性，實(shí)現(xiàn)高設(shè)計(jì)精度:解決了渦流損耗這一電磁振動(dòng)臺(tái)磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難題。這是本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)之四。
[0024](5)本發(fā)明在中心磁軛上設(shè)置補(bǔ)償線圈，所通電流與工作線圈中加載的電流方向相反、相位同步跟蹤、幅值成一定比例，理論研宄及實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，補(bǔ)償線圈形成的補(bǔ)償磁場(chǎng)可對(duì)工作線圈通電后產(chǎn)生附加磁場(chǎng)影響主磁場(chǎng)分布的現(xiàn)象、即電樞反應(yīng)的影響進(jìn)行同步跟蹤補(bǔ)償:可實(shí)現(xiàn)近似理想的線性電磁驅(qū)動(dòng)力特性，有效解決了電樞反應(yīng)對(duì)電磁振動(dòng)臺(tái)輸出標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)波形失真度的影響問(wèn)題。這是本發(fā)明區(qū)別現(xiàn)有技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)之五。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為磁路跟蹤補(bǔ)償?shù)乃拇怕穼?duì)稱勵(lì)磁矩形開(kāi)放磁場(chǎng)式電磁振動(dòng)臺(tái)磁路結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0026]圖2為磁路跟蹤補(bǔ)償?shù)乃拇怕穼?duì)稱勵(lì)磁矩形開(kāi)放磁場(chǎng)式電磁振動(dòng)臺(tái)磁路結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0027]圖3為圖2的剖面示意圖；
[0028]圖4為永磁體磁極布置方式和主磁路的示意圖；
[0029]圖5為與氣隙相鄰的內(nèi)磁軛表面的深溝槽一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0030]圖6為與氣隙相鄰的內(nèi)磁軛表面的深溝槽另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0031]圖7為內(nèi)磁軛上深溝槽形式的陣列式微結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖8為采用永磁體安裝框、磁軛安裝框?qū)τ来朋w和中心磁軛安裝固定的示意圖；
[0033]圖9為永磁體安裝框的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖10為磁軛安裝框的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖11為線圈骨架一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖12為線圈骨架另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖中件號(hào)說(shuō)明:1永磁體、2中心磁軛、3內(nèi)磁軛、4外磁軛、5端磁軛、6線圈骨架、7氣隙、8工作線圈、9永磁體安裝框、10磁軛安裝框、11第一磁路、12第二磁路、13深溝槽、14第三磁路、15第四磁路、27補(bǔ)償線圈。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，并給出實(shí)施例。
[0039]一種磁場(chǎng)跟蹤補(bǔ)償?shù)乃拇怕穼?duì)稱勵(lì)磁矩形開(kāi)放磁場(chǎng)式電磁振動(dòng)臺(tái)磁路結(jié)構(gòu)，由永磁體1、中心磁軛2、內(nèi)磁軛3、外磁軛4、端磁軛5、線圈骨架6和工作線圈8構(gòu)成，整體成軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，永磁體1、中心磁軛2、內(nèi)磁軛3、外磁軛4和端磁軛5的截面均為矩形，線圈骨架6的截面為口字形，四個(gè)永磁體I對(duì)稱安裝在兩個(gè)外磁軛4兩端和兩個(gè)端磁軛5之間，同一個(gè)外磁軛4兩端的兩個(gè)永磁體I的同磁極相對(duì)布置，兩個(gè)外磁軛4同一端的兩個(gè)永磁體I的磁極方向相同，每個(gè)永磁體I的兩個(gè)端面與外磁軛4、端磁軛5相應(yīng)的端面緊密接觸，兩個(gè)外磁軛4、四個(gè)永磁體I與兩個(gè)端磁軛5構(gòu)成口字形結(jié)構(gòu)，中心磁軛2安裝在口字形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)軸線上，中心磁軛2的兩端分別與兩個(gè)端磁軛5剛性連接，內(nèi)磁軛3的長(zhǎng)度小于外磁軛4的長(zhǎng)度，兩個(gè)內(nèi)磁軛3對(duì)稱安裝在兩個(gè)外磁軛4和中心磁軛2之間、且剛性連接在兩個(gè)外磁軛4相對(duì)的兩個(gè)表面上，兩個(gè)內(nèi)磁軛3與中心磁軛2之間通過(guò)兩條等寬度的氣隙7分隔開(kāi)，線圈骨架6可滑動(dòng)地套裝在中心磁軛2上，線圈骨架6上繞有工作線圈8，工作線圈8中通以精密可控的驅(qū)動(dòng)電流，與氣隙7相鄰的內(nèi)磁軛3表面設(shè)有深溝槽13形式的陣列式微結(jié)構(gòu)，深溝槽13沿氣隙7的長(zhǎng)度方向周期性布置，中心磁軛2上繞有補(bǔ)償線圈27，補(bǔ)償線圈27中所通的電流與工作線圈8中的電流方向相反、相位同步跟蹤、幅值成一確定比例。
[0040]所述永磁體I的安裝方式是采用四個(gè)口字形截面、不導(dǎo)磁材料的永磁體安裝框9，將永磁體I粘接裝配在永磁體安裝框9的內(nèi)部，通過(guò)固定永磁體安裝框9將永磁體I固定；所述中心磁軛2的安裝方式是采用兩個(gè)口字形截面、不導(dǎo)磁材料的磁軛安裝框10，將兩個(gè)磁軛安裝框10套裝在中心磁軛2兩端且與中心磁軛2剛性連接，通過(guò)固定磁軛安裝框10將中心磁軛2以兩端支撐的方式固定。
[0041]所述永磁體I是采用多個(gè)小塊永磁體、以粘接的方式拼接構(gòu)成。
[0042]下面結(jié)合圖1?圖4給出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。本實(shí)施例中，磁路跟蹤補(bǔ)償?shù)乃拇怕穼?duì)稱勵(lì)磁矩形開(kāi)放磁場(chǎng)式電磁振動(dòng)臺(tái)磁路結(jié)構(gòu)用于產(chǎn)生水平方向的標(biāo)準(zhǔn)低頻振動(dòng)。永磁體I是NdFeB材料的強(qiáng)磁永磁體，所采用的NdFeB材料的剩磁強(qiáng)度為1.17T，矯頑力為890kA/m。四個(gè)永磁體I對(duì)稱安裝在兩個(gè)外磁軛4的兩端和兩個(gè)端磁軛5之間，同一個(gè)