二维电磁激励器制造技术

二维电磁激励器，包含永磁体、磁轭和线路板，线路板上有绕制线圈，线路板为PCB印刷电路板；永磁体和磁轭形成闭合磁路，线圈位于闭合磁路内；线圈区域内的所有磁力线同向，线圈包含X向安培力发生部和Y向安培力发生部，X向安培力发生部与Y向安培力发生部相互独立；X向安培力发生部和Y向安培力发生部位于工作气隙内；X向安培力发生部中的所有导线的电流流向相同，Y向安培力发生部中的所有导线的电流流向相同。本实用新型专利技术具有能够同时输出X向及Y向二维激励力的优点。

Two dimensional electromagnetic exciter

Two dimensional electromagnetic actuator, comprising a permanent magnet, a magnetic yoke and a circuit board, circuit board with winding coil, circuit board for PCB printed circuit board; the permanent magnet and the magnetic yoke to form a closed magnetic circuit, the coil in the closed magnetic circuit; coil region of all lines to contain X to coil ampere force generating part and Y to place the ampere force, X and Y to the ampere force, to the Ministry of Ampere force independent of each other; to X and Y to the occurrence of Ampere force and Ampere force in the air gap occurs; current flow to all X ampere force leads in the same current flow to all Y ampere force in the same wire. The utility model has the advantages that can output X direction at the same time and Y to two dimensional excitation force.

【技术实现步骤摘要】
二维电磁激励器
本技术涉及一种二维电磁激励器。技术背景音圈电机（也称电磁激励器）是一种将电能转化为机械能的装置，并实现直线型及有限摆角的运动。它利用通电线圈在磁场中产生安培力的原理来将电流转换为作用力输出，主要应用在医疗、半导体、航空、汽车等领域，包括阀门制动器，小型精密替换测量仪，振动平台以及主动式减振系统等众多方面。目前实际工况中所用的平板音圈电机多采用漆包线绕制的形式。如图1所示的传统漆包线形式的单线圈平板音圈电机二维截面图，其出力方向为X轴向。图中105是利用漆包线绕制的线圈，图中的⊙代表电流的流向为沿Y轴垂直纸面向外，表示电流的流向为沿Y轴垂直纸面向里。图中101、102及106共同构成闭合磁路，在线圈处其磁力线方向向上，在⊙处其磁力线方向向下。图中的103和104仅用于增强上述闭合磁路。根据左手定则，当线圈通入图中所示的电流时，线圈105会产生X轴正向的力；当线圈通入与图中所示电流方向相反的电流时，线圈会产生X轴负向的力。CN201410110000.7披露了一种平板型音圈电机，其线圈板由PCB印刷电路板组成。该平板型音圈电机的二维截面图及磁铁的充磁方向如图2所示。图中的箭头代表磁力线方向，⊙代表此处线圈的电流流向为沿Y轴垂直纸面向外，表示此处线圈的电流流向为沿Y轴垂直纸面向里。图1所示的漆包线绕制式平板音圈电机与图2所示的PCB式平板音圈电机的线圈都同时存在流向沿Y轴垂直纸面向外和沿Y轴垂直纸面向内的电流，电流流向向外的导线受向下的磁力线作用，电流流向向内的导线受向上的磁力线作用。如此，电流方向相反的线圈处于不同方向的磁力线中，才能使整个线圈产生同向的力。这种音圈电机（或称电磁激励器）的缺点在于：只能输出沿X轴单个方向的激励力。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够同时输出X向及Y向二维激励力的二维电磁激励器。二维电磁激励器，包含永磁体、磁轭和线路板，线路板上有线圈，线路板为PCB印刷电路板；永磁体和磁轭形成闭合磁路；线圈位于闭合磁路内；其特征在于：线圈区域内的所有磁力线同向，线圈包含X向安培力发生部和Y向安培力发生部，X向安培力发生部与Y向安培力发生部相互独立；X向安培力发生部和Y向安培力发生部位于工作气隙内；X向安培力发生部中的所有导线的电流流向相同，Y向安培力发生部中的所有导线的电流流向相同。所谓安培力发生部，是指在磁场中产生安培力的通电线圈部位，X向安培力发生部的导线在闭合磁路中沿Y向排列，通电后产生X向作用力Fx；Y向安培力的导线在闭合磁路中沿X向排列，通电后产生Y向作用力Fy。X向安培力发生部与Y向安培力发生部相互独立是指这两个安培力发生部的导线没有电连接关系。磁轭的形状可以是U形、C形等，磁轭有且仅有一个缺口，线圈位于该缺口内。进一步，永磁体的安装方式有以下几种情况：1、永磁体由第一磁钢和第二磁钢组成，第一磁钢和第二磁钢相对安装于该缺口处。2、永磁体由第一磁钢和第二磁钢组成，第一磁钢和第二磁钢分别安装于磁轭的两臂上。3、一块永磁体安装于磁轭的中部。4、一块永磁体安装于缺口的任意一侧。进一步，磁轭由软磁材料制成，磁轭的顶部设置数个螺纹孔，方便使用中进行安装。进一步，磁钢由永磁材料制成，为长方体结构，且宽度与磁轭的宽度相等。由磁钢及U型磁轭共同构成闭合磁路。进一步，X向安培力发生部包含多个Y向绕组层，Y向安培力发生部包含多个X向绕组层，X向绕组层和Y向绕组层间隔分布，且各向不同绕组层通过过孔、盲孔或者埋孔进行连接。进一步，各层X向安培力发生部和Y向安培力发生部分别由平行布置的导线组组成，导线组中的导线并联，导线组中每一根导线均属于同向绕组的一部分，当该绕组通入电流后，绕组中的所有导线的电流流向均相同。其次要产生相互垂直正交的X向安培力和Y向安培力，X向安培力发生部和Y向安培力发生部必然垂直正交布置。或者，线圈包含各导线串联的X向绕组和Y向绕组。其中X向绕组中位于磁场中等距离分布的多匝导线段形成Y向安培力发生部，X向绕组中位于磁场外的导线段作为连接导线段；Y向绕组中位于磁场中的等距离分布的多匝导线段形成X向安培力发生部，Y向绕组位于磁场外的导线段作为连接导线段。要产生垂直正交的X向安培力和Y向安培力，X向安培力发生部与Y向安培力发生部也必然垂直正交。或者，线圈包含X向线圈组和Y向线圈组，X向线圈组和Y向线圈组由各自的第一子线圈和第二子线圈形成，第一子线圈和第二子线圈相邻且由一根导线绕制，第一子线圈逆时针从内向外绕线，第二子线圈顺时针从外向内绕线，第一子线圈和第二子线圈处于同一个平面，第一子线圈和第二子线圈分别绕制多匝，每匝分别由有效导线段和连接导线段组成，有效导线段在磁场内，连接导线段在磁场外，第一子线圈和第二子线圈中相邻且等间隔分布的有效导线段形成安培力发生部。在工作过程中，可将线路板安装于作用对象的定子部分，将闭合磁路安装于作用对象的动子部分；反之亦可。当向线路板的X向安培力发生部和/或Y向安培力发生部通入电流时，根据安培力原理，便可以产生相应的Y向和/或X向力输出。本激励器也可以由多个组合使用，实现对控制对象的多自由度控制，甚至是六自由度完全控制。本技术的有益效果如下：1、各向安培力发生部中的所有导线的电流流向相同，所处闭合磁路的方向相同，因此X轴向安培力发生部和Y轴向安培力发生部均能各自独立产生安培力，使线路板输出X轴向和Y轴向独立的二维作用力，而不会发生力的干涉。2、利用印制线路板技术来制作激励线圈，使得线圈中的绕线更加精确和紧密，有利于精确控制输出作用力。附图说明图1是传统漆包线形式的单线圈平板音圈电机二维截面图。图2是CN201410110000.7平板音圈电机的二维截面图。图3是二维电磁激励器示意图。图4是二维电磁激励器闭合磁路示意图。图5是磁钢与磁轭的安装形式示意图。图6是实施例1的线圈绕制示意图。图7是实施例2中产生Y向作用力的线圈绕制示意图。图8是实施例2中产生X向作用力的线圈绕制示意图。图9是实施例3的线圈绕制示意图。图10是多层线圈布置示意图。具体实施方式实施例1如图3和图4所示，二维电磁激励器，包含永磁体、磁轭4和线路板1，线路板1上有绕组，线路板1为PCB印刷电路板；永磁体和磁轭4形成闭合磁路5，线圈位于闭合磁路内；线圈区域内的所有磁力线同向，线圈包含X向安培力发生部和Y向安培力发生部，X向安培力发生部与Y向安培力发生部相互独立；X向安培力发生部和Y向安培力发生部位于工作气隙内；X向安培力发生部中的所有导线的电流流向相同，Y向安培力发生部中的所有导线的电流流向相同。所谓安培力发生部，是指在磁场中产生安培力的通电线圈所在部位，X向安培力发生部的导线在闭合磁路5中沿Y向排列，通电后产生X向作用力Fx；Y向安培力的导线在闭合磁路5中沿X向排列，通电后产生Y向作用力Fy。X向安培力发生部与Y向安培力发生部相互独立是指这两个安培力发生部的导线没有电连接关系。磁轭4的形状可以是U形、C形等，磁轭4有且仅有一个缺口，线圈位于该缺口内。进一步，永磁体的安装方式有以下几种情况：1、如图5（a）所示，永磁体由第一磁钢2-1和第二磁钢3-1组成，第一磁钢2-1和第二磁钢3-1相对安装于磁轭4-1的缺口处。2、如图5（b）所示，永磁体由第一磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
二维电磁激励器，包含永磁体、磁轭和线路板，线路板上有绕制线圈，线路板为PCB印刷电路板；永磁体和磁轭形成闭合磁路，线圈位于闭合磁路内； 其特征在于：线圈区域内的所有磁力线同向，线圈包含X向安培力发生部和Y向安培力发生部，X向安培力发生部与Y向安培力发生部相互独立；X向安培力发生部和Y向安培力发生部位于工作气隙内；X向安培力发生部中的所有导线的电流流向相同，Y向安培力发生部中的所有导线的电流流向相同。

【技术特征摘要】
1.二维电磁激励器，包含永磁体、磁轭和线路板，线路板上有绕制线圈，线路板为PCB印刷电路板；永磁体和磁轭形成闭合磁路，线圈位于闭合磁路内；其特征在于：线圈区域内的所有磁力线同向，线圈包含X向安培力发生部和Y向安培力发生部，X向安培力发生部与Y向安培力发生部相互独立；X向安培力发生部和Y向安培力发生部位于工作气隙内；X向安培力发生部中的所有导线的电流流向相同，Y向安培力发生部中的所有导线的电流流向相同。2.如权利要求1所述的二维电磁激励器，其特征在于：磁轭有且仅有一个缺口。3.如权利要求2所述的二维电磁激励器，其特征在于：永磁体由第一磁钢和第二磁钢组成，第一磁钢和第二磁钢相对安装于该缺口处。4.如权利要求2所述的二维电磁激励器，其特征在于：永磁体由第一磁钢和第二磁钢组成，第一磁钢和第二磁钢分别安装于磁轭的两臂上。5.如权利要求2所述的二维电磁激励器，其特征在于：一块永磁体安装于磁轭的中部。6.如权利要求2所述的二维电磁激励器，其特征在于：一块永磁体安装于缺口的任意一侧。7.如权利要求1-6之一所述的二维电磁激励器，其特征在于：X向安培力发生部包含多个Y向绕组层，Y向安培力发生部包含多个X向绕组层，X...

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