一種永磁式角振動臺的雙磁源磁路結構的制作方法
【專利摘要】一種永磁式角振動臺的雙磁源磁路結構，包括上部磁鋼、下部磁鋼、頂蓋、外壁和底座、及上部磁鋼和下部磁鋼之間的氣隙；頂蓋架設于外壁，外壁固定于底座，頂蓋底部固定有上部磁鋼，底座頂部固定有下部磁鋼，動圈為盤式結構，動圈位于上部磁鋼和下部磁鋼之間，動圈分別與上部磁鋼和下部磁鋼間隙配合；動圈包括至少一個動圈單元，動圈單元包括基體和線圈組，一個線圈組包括由一根導線繞制而成的第一線圈和第二線圈，線圈包括有效導線組和連接導線組，相鄰的兩個有效導線組形成一個安培力發(fā)生部，每個安培力發(fā)生部對應一個磁場，相鄰的兩個安培力發(fā)生部中電流方向相反。本實用新型具有結構簡單、緊湊、磁感應強度大而均勻、氣隙磁場穩(wěn)定的優(yōu)點。
【專利說明】一種永磁式角振動臺的雙磁源磁路結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種角振動臺的磁路結構，特別是一種永磁式角振動臺的雙磁源磁路結構。
【背景技術】
[0002]角振動臺是一種角運動量(角位移、角速度、角加速度)發(fā)生設備，廣泛應用于角振動傳感器校準、角振動環(huán)境模擬等場合，對國防、航空、航天等領域的發(fā)展具有重要的意義。標準角振動臺主要用于標定或校準角振動傳感器，要求能夠輸出高精度、低失真的角運動量，而角振動臺的磁路結構對提高角振動臺的性能具有重要的作用。
[0003]為了實現(xiàn)對角振動傳感器動態(tài)性能測試和校準，中國專利200610099077.4號和200610099078.9披露了電動式角振動臺和非電機式電動式角振動臺,但是這兩種角振動臺都是采用勵磁線圈和導磁體構成的徑向氣隙磁場。該種結構存在勵磁系統(tǒng)結構復雜，體積大，質量重；勵磁線圈會產(chǎn)生熱量，同時勵磁線圈存在紋波電流，影響磁場的穩(wěn)定性；單邊磁源，徑向方向磁場不對稱，氣隙磁場不均勻。
實用新型內容
[0004]為了克服現(xiàn)有技術的上述缺點和不足，本實用新型提供了一種結構簡單、緊湊、磁感應強度大而均勻、氣隙磁場穩(wěn)定的永磁式角振動臺的雙磁源磁路結構。
[0005]一種永磁式角振動臺的雙磁源磁路結構，其特征在于:包括上部磁鋼、下部磁鋼、導磁體制成的頂蓋、外壁和底座、以及上部磁鋼和下部磁鋼之間的氣隙；
[0006]頂蓋架設于外壁上，外壁固定于底座上，頂蓋底部固定有上部磁鋼，底座頂部固定有下部磁鋼，動圈為盤式結構，動圈位于上部磁鋼和下部磁鋼之間，動圈分別與上部磁鋼和下部磁鋼間隙配合；動圈包括至少一個動圈單元，動圈單元包括圓片狀的基體和固定于基體表面上的線圈組，一個線圈組包括由一根導線繞制而成的第一線圈和第二線圈，一個動圈單元上的各線圈組之間采用串聯(lián)或者并聯(lián)連接；第一線圈和第二線圈分別包括位于磁場內的有效導線組和位于磁場外的連接導線組，每個線圈具有兩個有效導線組，連接導線組分別與兩側的有效導線組連接，連接導線組與基體同心，有效導線組中的導線均指向基體的圓心；在一個動圈單元中，相鄰的兩個有效導線組形成一個安培力發(fā)生部，每個安培力發(fā)生部對應一個磁場，而相鄰的兩個安培力發(fā)生部中電流方向相反。
[0007]進一步，頂蓋與外壁之間過渡配合，頂蓋與外壁配合處開設有安裝臺階，外壁固定于頂蓋的安裝臺階上；底座與外壁之間過渡配合，底座與外壁配合處開設有安裝臺階，外壁固定于底座的安裝臺階上。
[0008]進一步，上部磁鋼和下部磁鋼分別由多個瓦片形的永磁體組成，相鄰的永磁體之間有間隙，上部磁鋼或下部磁鋼的永磁體分別圍成圓環(huán)形，上部磁鋼的永磁體和下部磁鋼的永磁體 對應，上部磁鋼下表面為S極(或N極)的永磁體與下部磁鋼上表面為N極(或S極)的永磁體及由導磁體制成的底座、外壁、頂蓋和氣隙形成了雙磁源磁路結構，上部磁鋼和下部磁鋼的永磁體的磁動勢在氣隙處疊加，氣隙磁場強而均勻，能保證動圈中的導線受力均勻，避免受力不均造成角振動臺輸出波形失真度大的問題。此外，永磁體扇形角越大，動圈運動的角位移也越大；當永磁體的扇形角較小時，為充分利用空間，可以在圓周方向上布置多對永磁體，圓周方向上相鄰永磁體的磁極指向相反，上部磁鋼和下部磁鋼的對應永磁體磁極指向相同，形成多個氣隙磁場，磁場中的動圈導線受到的洛侖茲力就越大，增強了動圈的推力。
[0009]進一步，頂蓋、外壁、底座的導磁體材料為工業(yè)純鐵或10號鋼，永磁體的材料為基于碳鋼的永磁，或鋁鎳鈷永磁，或鐵氧體永磁、或稀土永磁。
[0010]進一步，工作時，向動圈通入交變的電流，位于氣隙磁場中的動圈將受到洛侖茲力的作用，從而使動圈繞軸心位置來回轉動。
[0011]本實用新型的優(yōu)點是磁路系統(tǒng)結構簡單、緊湊，采用雙永磁體作為磁源，磁感應強度大，氣隙磁場穩(wěn)定，采用的雙磁源磁路結構形成的軸向氣隙磁場是對稱的，改善了氣隙磁場的均勻性，能保證動圈中的導線受力均勻。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的雙磁源磁路結構。
[0013]圖2是上部磁鋼的2個永磁體下表面磁極分布。
[0014]圖3是下部磁鋼的2個永磁體上表面磁極分布。
[0015]圖4是動圈單元具有I個線圈組時的示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖1-4對本實用新型進一步說明。
[0017]如圖1所示，一種永磁式角振動臺的雙磁源磁路結構，包括上部磁鋼5、下部磁鋼
2、導磁體制成的頂蓋6、外壁3和底座1、以及上部磁鋼5和下部磁鋼2之間的氣隙。
[0018]頂蓋6架設于外壁3上,外壁3固定于底座I上,頂蓋6底部固定有上部磁鋼5,底座I頂部固定有下部磁鋼2，動圈4為盤式結構，動圈4位于上部磁鋼5和下部磁鋼2之間,動圈4分別與上部磁鋼5和下部磁鋼2間隙配合；動圈包括至少一個動圈單元,動圈單元包括圓片狀的基體和固定于基體表面上的線圈組，一個線圈組包括由一根導線繞制而成的第一線圈和第二線圈，一個動圈單元上的各線圈組之間采用串聯(lián)或者并聯(lián)連接；第一線圈和第二線圈分別包括位于磁場內的有效導線組和位于磁場外的連接導線組，每個線圈具有兩個有效導線組，連接導線組分別與兩側的有效導線組連接，連接導線組與基體同心，有效導線組中的導線均指向基體的圓心；在一個動圈單元中，相鄰的兩個有效導線組形成一個安培力發(fā)生部，每個安培力發(fā)生部對應一個磁場，而相鄰的兩個安培力發(fā)生部中電流方向相反。
[0019]頂蓋6與外壁3之間過渡配合，頂蓋6與外壁3配合處開設有安裝臺階，外壁3固定于頂蓋6的安裝臺階上；底座I與外壁3之間過渡配合，底座I與外壁3配合處開設有安裝臺階，外壁3固定于底座I的安裝臺階上。
[0020]上部磁鋼5和下部磁鋼2的結構相同，如圖2、3所示，本實施例以上部磁鋼5和下部磁鋼2分別由2個永磁體組成為例說明。上部磁鋼5的2個永磁體下表面磁極自左向右逆時針方向排列為S-N，下部磁鋼2的永磁體上表面磁極自左向右逆時針排列為N-S。
[0021]一個上部磁鋼的永磁體與跟其對應的下部磁鋼形成一個磁場，即本實施例具有兩個磁場。則動圈單兀的需要有兩個安培力發(fā)生部與磁場 對應。
[0022]如圖4所示，基體41上只有一個線圈組，一根導線繞制成兩個形狀、大小相同的第一線圈421和第二線圈422，第一線圈421和第二線圈422串聯(lián)，第一線圈421由導線從內向外逐漸由小到大繞圈而成，第二線圈422由導線從外向內逐漸由大到小繞圈而成，所有導線均處于基體41表面上，第一線圈421和第二線圈422分別具有兩個有效導線組4A，連接有效導線組4A的靠近圓心端的內側連接導線組4B和連接有效導線組4A的靠近圓周端的外側連接導線組4C ;第一線圈421的一個有效導線組4A和與其相鄰的第二線圈422的一個有效導線組4A組成一個安培力發(fā)生部，這樣，第一線圈421和第二線圈422 —共形成兩個安培力發(fā)生部，每個安培力發(fā)生部與一個磁場對應；當向線圈內通入交變電流時，兩個安培力發(fā)生部內的電流方向相反。線圈起始于第一線圈421的內側的連接導線，終止于第二線圈422的內側的連接導線。
[0023]上部磁鋼和下部磁鋼的永磁體數(shù)量不局限于本實施例的舉例。當上部磁鋼和下部磁鋼的永磁體數(shù)量變化時，動圈單元的線圈組數(shù)量也同時變化。永磁體的數(shù)量為2的倍數(shù)。
[0024]上部磁鋼5的一個下表面為S極(或N極)的永磁體與下部磁鋼2的一個上表面為N極(或3極)的永磁體及由導磁體制成的底座1、外壁3、頂蓋6和氣隙形成了雙磁源磁路結構，兩個永磁體的磁動勢在氣隙處疊加，氣隙磁場強而均勻，能保證動圈4中的導線受力均勻，避免受力不均造成角振動臺輸出波形失真度大的問題。此外，永磁體扇形角越大，動圈運動的角位移也越大；當永磁體的扇形角較小時，為充分利用空間，可以在圓周方向上布置多對永磁體，圓周方向上相鄰永磁體的磁極指向相反,上部磁鋼和下部磁鋼的對應永磁體磁極指向相同，形成多個氣隙磁場，磁場中的動圈導線受到的洛侖茲力就越大，增強了動圈的推力。
[0025]頂蓋6、外壁3、底座I的導磁體材料為工業(yè)純鐵或10號鋼，永磁體的材料為基于碳鋼的永磁，或鋁鎳鈷永磁，或鐵氧體永磁、或稀土永磁。
[0026]工作時，向動圈4通入交變的電流，位于氣隙磁場中的動圈4將受到洛侖茲力的作用，從而使動圈4繞軸心位置來回轉動。
[0027]本實用新型的優(yōu)點是磁路系統(tǒng)結構簡單、緊湊，采用雙永磁體作為磁源，磁感應強度大，氣隙磁場穩(wěn)定，采用的雙磁源磁路結構形成的軸向氣隙磁場是對稱的，改善了氣隙磁場的均勻性，能保證動圈中的導線受力均勻。
[0028]本說明書實施例所述的內容僅僅是對實用新型構思的實現(xiàn)形式的列舉，本實用新型的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也及于本領域技術人員根據(jù)本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
【權利要求】
1.一種永磁式角振動臺的雙磁源磁路結構，其特征在于:包括上部磁鋼、下部磁鋼、導磁體制成的頂蓋、外壁和底座、以及上部磁鋼和下部磁鋼之間的氣隙；頂蓋架設于外壁上，外壁固定于底座上，頂蓋底部固定有上部磁鋼，底座頂部固定有下部磁鋼，動圈為盤式結構，動圈位于上部磁鋼和下部磁鋼之間，動圈分別與上部磁鋼和下部磁鋼間隙配合；動圈包括至少一個動圈單元，動圈單元包括圓片狀的基體和固定于基體表面上的線圈組，一個線圈組包括由一根導線繞制而成的第一線圈和第二線圈，一個動圈單元上的各線圈組之間采用串聯(lián)或者并聯(lián)連接；第一線圈和第二線圈分別包括位于磁場內的有效導線組和位于磁場外的連接導線組，每個線圈具有兩個有效導線組，連接導線組分別與兩側的有效導線組連接，連接導線組與基體同心，有效導線組中的導線均指向基體的圓心；在一個動圈單元中，相鄰的兩個有效導線組形成一個安培力發(fā)生部，每個安培力發(fā)生部對應一個磁場，相鄰的兩個安培力發(fā)生部中電流方向相反。
2.如權利要求1所述的永磁式角振動臺的雙磁源磁路結構，其特征在于，頂蓋與外壁之間過渡配合，頂蓋與外壁配合處開設有安裝臺階，外壁固定于頂蓋的安裝臺階上；底座與外壁之間過渡配合，底座與外壁配合處開設有安裝臺階，外壁固定于底座的安裝臺階上。
3.如權利要求1或2所述的永磁式角振動臺的雙磁源磁路結構，其特征在于，上部磁鋼和下部磁鋼分別由多個瓦片形的永磁體組成，相鄰的永磁體之間有間隙，上部磁鋼或下部磁鋼的永磁體分別圍成圓環(huán)形，上部磁鋼的永磁體和下部磁鋼的永磁體 對應，上部磁鋼的永磁體與下部磁鋼的永磁體及由導磁體制成的底座、外壁、頂蓋和氣隙形成了雙磁源磁路結構。
【文檔編號】G01M7/02GK203465071SQ201320603992
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權日:2013年9月27日
【發(fā)明者】何聞, 唐波, 賈叔仕, 周杰 申請人:浙江大學