一种电磁驱动式微加速度振动装置制造方法及图纸

一种电磁驱动式微加速度振动装置，包括驱动线圈，磁路系统和弹性支撑系统；内磁轭上固定支撑弹簧，支撑弹簧托持动质量块，动质量块与线圈骨架固定；内磁轭、外磁轭、磁钢、驱动线圈和动质量块设置于外壳内，外壳包含上端封闭、下端开口的筒体和和封闭筒体下端开口的底盖，磁钢与底盖固定，外壳的顶面作为放置被校准传感器的工作台面，底盖、磁钢、内磁轭和外磁轭形成闭合磁路；外壳通过吊装弹簧悬挂于吊装支架上，吊装弹簧的刚度远小于支撑弹簧的刚度，吊装支架固定于基础，工作台面与基础平行。本实用新型专利技术具有能够隔离外界振动，能够提供微加速度震源的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种电磁驱动式微加速度振动装置
本技术涉及一种电磁振动台。
技术介绍
振动计量在军事、航天航空以及民用工业等
中广泛应用，目前包括美国、西欧、俄罗斯以及日本等技术发达国家都十分重视振动计量相关技术的发展与研究。微加速度振动装置是在微加速度(10-6g)范围内用于检测测振传感器的分辨率，是振动计量向微加速度方向发展的关键环节，也是计量基准向微量化发展所亟待解决的不足。常规电磁振动台中，由于追求高效地输出加速度，所以单位电流输出加速度值都较大，通过改变输入电流得到微加速度，往往要求输入的电流非常小，极大地影响了输出波形的信噪比。中国专利200520036395.7号公开了一种振动台，包括振动电机，振动台面和弹簧，其振动电机及弹簧架安装于台架与振动台面之间，振动的台面上开设有多个螺丝定位孔。这种振动台的缺点在于：当输出微加速度振动时，由于容易受到外部环境干扰等原因，输出振动加速度与电机转速有关，高频时很难得到微加速度。
技术实现思路
本技术提供了一种电磁驱动式微加速度振动的振动发生装置，其克服了现有技术无法提供高信噪比微加速度振动输出的缺点。一种电磁驱动式微加速度振动装置，包括驱动线圈，磁路系统和弹性支撑系统；驱动线圈由线圈骨架和线圈组成，线圈固定于线圈骨架上；磁路系统包含磁轭和磁钢，线圈位于由磁钢和磁轭所形成的气隙磁场中；其特征在于：磁钢与内磁轭轴向固定，外磁轭呈环形将内磁轭和磁钢围绕在其内，线圈位于内磁轭与外磁轭之间，磁钢、内磁轭和外磁轭同轴，线圈位于内磁轭和外磁轭之间；内磁轭上固定支撑弹簧，支撑弹簧托持动质量块，动质量块与线圈骨架固定；内磁轭、外磁轭、磁钢、驱动线圈和动质量块设置于外壳内，外壳包含上端封闭、下端开口的筒体和封闭筒体下端开口的底盖，磁钢与底盖固定，外壳的顶面作为放置被校准传感器的工作台面，底盖、磁钢、内磁轭和外磁轭形成闭合磁路；外壳通过吊装弹簧悬挂于吊装支架上，吊装弹簧的刚度远小于支撑弹簧的刚度，吊装支架固定于基础，工作台面与基础平行。磁路系统和驱动线圈形成作用力发生部，线圈处于上述闭合磁路的气隙磁场中，当向线圈中通入电流，便可以产生相互作用力输出，即加速度输出。进一步限定吊装支架的结构为：吊装支架包括与基础垂直的纵向支撑和与基础平行的水平支撑，纵向支撑与水平支撑固定连接，吊装弹簧将外壳挂于水平支撑；吊装弹簧由数根组成，吊装弹簧一端均匀连接于筒体顶面，另一端均匀连接于水平支撑。进一步，外磁轭呈圆柱环形的骨架，外磁轭的侧壁与筒体固定连接，外磁轭与底盖固定连接，同时底盖与筒体固定连接。外磁轭的顶部设有向内延伸的凸环，凸环恰好围住线圈，凸环与内磁轭之间的距离足够驱动线圈自由振动。线圈绕制在线圈骨架上，同时线圈骨架与动质量块固定连接，动质量块的另一端通过支撑弹簧与内磁轭连接。进一步，筒体上开设有引线孔，引线孔高出外磁轭。产生作用力的电流导线由引线孔引入，并与线圈连接，用于工作时给线圈提供控制电源。进一步，支撑弹簧由数根弹簧组成，支撑弹簧均匀分布于内磁轭的顶面及动质量块下底面之间，起到支撑动质量块和线圈的作用。本技术的技术构思是：磁钢、内磁轭、外磁轭和底盖构成闭合磁路，并在外磁轭顶部凸环和内磁轭间产生均匀气隙磁场，线圈螺旋缠绕于线圈骨架上，并置于气隙磁场中，线圈与磁力线垂直，当向线圈提供一个恒定正弦电流时，在磁场的作用下，线圈产生轴向正弦变化的安培力。根据作用力与反作用力的原理，由线圈、线圈骨架和动质量块构成的组合体受到该安培力作用的同时，由磁钢、内磁轭、外磁轭、底盖以及筒体构成的运动输出部组合体上也受到同样大小的力，由于该运动输出部组合体的质量远大于动质量块所在组合体的质量，因而可在运动输出部输出微小加速度。被校准传感器与筒体顶面固定连接，被校准传感器接受筒体所输出振动。整个振动装置的输出信号主要受地基振幅为Y0、角频率为ω0的扰动Y(t)＝Y0sinω0t以及安培力作用。当对线圈通电流以后，由于安培力的作用，质量为m的动质量块所在组合体和质量为M的运动输出部组合体两部分分别受到大小为F(t)、作用方向相反的力的作用，其中F(t)＝Fsinωt，F为力的幅值，ω为角频率。忽略系统阻尼，假设吊装弹簧的弹簧刚度之和为k′；支撑弹簧的刚度为k；动质量块所在组合体的位移为x1；运动输出部组合体的位移为x2。当仅考虑地基作用时，可列动力学方程：可得由地基作用引入的运动输出部组合体的稳态响应振幅为：进一步整理可得：令rs＝ω0/ωs、rm＝ω0/ωm、rM＝ω0/ωM，则有：由于吊装弹簧的刚度远小于支撑弹簧的刚度，即k′<<k，且满足rm<<1和rmrM<<1，则上式可简化为：对应的加速度幅值为：根据上式，当采用刚度k′很小的吊装弹簧，同时设计得到较大的运动输出部组合体的总质量M，那么便可以使得则有从而可获得较好的隔振效果，消除地基干扰影响。当仅考虑受到安培力作用时，可列动力学方程：解得筒体及闭合磁路构成的运动输出部组合体的振幅为：进一步整理得：令r1＝ω/ωm、r2＝ω/ωM，则有：设计时合理选择吊装弹簧和支撑弹簧的刚度，使得r1<<1、r2>>1，那么上式便可以进一步简化为：则运动输出部组合体的加速度幅值可表示为：从上式可知，只要设计使得运动输出部组合体质量M远大于动质量块所在组合体质量m，使得μ的取值很大；同时合理选择吊装弹簧及刚度k较大的支撑弹簧，本装置便可以获得微加速度输出。由此，本技术通过选用刚度较小的吊装弹簧，设计大质量运动输出部组合体和小质量动质量块组合体，很好地隔离了由地基引入的干扰，有效地减小了在给定输入电磁作用力下对应输出的加速度量值。同时，通过设计振动发生装置磁路气隙磁场的磁感应强度B和磁场中线圈导体长度L，即可在输入电流I时，根据安培力计算公式F＝BIL，产生激励力F，进而获得到微g量级(10-6g)的振动输出，本技术可实现微加速度振动的输出。本技术的有益效果是:将运动输出部件及其内部的作用力发生部通过吊装弹簧悬挂于吊装支架上，利用吊装弹簧隔离外界振动，使激振组件不受外界干扰振动的影响，同时通过动质量块所在组合体与运动输出部组合体的质量设计以及支撑弹簧设置使得装置能够提供微加速度震源,结构简单实用,操作方便。附图说明图1是微加速度振动发生装置结构示意图。图2是本技术的闭合磁路示意图。图3是微加速度振动发生装置等效力学模型。具体实施方式如图1所示，一种电磁驱动式微加速度振动装置，包括驱动线圈，磁路系统和弹性支撑系统；驱动线圈由线圈骨架7和待通电的线圈9组成，线圈9固定于线圈骨架7上。磁路系统包含磁轭组件和磁钢11，线圈9位于由磁钢11和磁轭形成气隙磁场中；磁钢11与内磁轭10轴向固定(即磁钢11的上端面与内磁轭10的下端面固定)，外磁轭8呈环形将内磁轭10和磁钢11围绕在其内，线圈9位于内磁轭10与外磁轭8之间，磁钢11、内磁轭10和外磁轭8同轴，线圈9位于内磁轭10和外磁轭8之间；内磁轭10上固定支撑弹簧6，支撑弹簧6托持动质量块4，动质量块4与线圈骨架7固定。磁路系统、驱动线圈9和动质量块4设置于外壳内，外壳包含上端封闭、下端开口的筒体5和和封闭筒体5下端开口的底盖12，磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁驱动式微加速度振动装置，包括驱动线圈，磁路系统和弹性支撑系统；驱动线圈由线圈骨架和线圈组成，线圈固定于线圈骨架上；磁路系统包含磁轭和磁钢，线圈位于由磁钢和磁轭形成气隙磁场中；其特征在于：磁钢与内磁轭轴向固定，外磁轭呈环形将内磁轭和磁钢围绕在其内，线圈位于内磁轭与外磁轭之间，磁钢、内磁轭和外磁轭同轴，线圈位于内磁轭和外磁轭之间；内磁轭上固定支撑弹簧，支撑弹簧托持动质量块，动质量块与线圈骨架固定；内磁轭、外磁轭、磁钢、驱动线圈和动质量块设置于外壳内，外壳包含上端封闭、下端开口的筒体和封闭筒体下端开口的底盖，磁钢与底盖固定，外壳的顶面作为放置被校准传感器的工作台面，底盖、磁钢、内磁轭和外磁轭形成闭合磁路；外壳通过吊装弹簧悬挂于吊装支架上，吊装弹簧的刚度远小于支撑弹簧的刚度，吊装支架固定于基础，工作台面与基础平行。

【技术特征摘要】
1.一种电磁驱动式微加速度振动装置，包括驱动线圈，磁路系统和弹性支撑系统；驱动线圈由线圈骨架和线圈组成，线圈固定于线圈骨架上；磁路系统包含磁轭和磁钢，线圈位于由磁钢和磁轭形成气隙磁场中；其特征在于：磁钢与内磁轭轴向固定，外磁轭呈环形将内磁轭和磁钢围绕在其内，线圈位于内磁轭与外磁轭之间，磁钢、内磁轭和外磁轭同轴，线圈位于内磁轭和外磁轭之间；内磁轭上固定支撑弹簧，支撑弹簧托持动质量块，动质量块与线圈骨架固定；内磁轭、外磁轭、磁钢、驱动线圈和动质量块设置于外壳内，外壳包含上端封闭、下端开口的筒体和封闭筒体下端开口的底盖，磁钢与底盖固定，外壳的顶面作为放置被校准传感器的工作台面，底盖、磁钢、内磁轭和外磁轭形成闭合磁路；外壳通过吊装弹簧悬挂于吊装支架上，吊装弹簧的刚度远小于支撑弹簧的刚度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：何闻，李劲林，贾叔仕，荣左超，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33