导向与驱动一体的永磁体两端侧边励磁矩形电磁驱动装置属于振动计量技术领域，该装置包括电磁驱动器和运动组件；所述电磁驱动器包括永磁体、长磁轭、端磁轭和中心磁轭，它们的截面均为矩形，整体成轴对称结构；所述运动组件由骨架和激励线圈构成，在骨架上设有气室、进气孔和排气孔，通过运动组件上的骨架将运动组件整体可轴向滑动地套装在电磁驱动器的中心磁轭上，在骨架与中心磁轭之间采用气浮导轨结构。本装置完成了精密导向与驱动一体化的电磁驱动设计，实现了高精度装配和电磁驱动装置的小型化，提升了电磁驱动装置的运动精度，负载能力显著增强。能力显著增强。能力显著增强。
【技术实现步骤摘要】
导向与驱动一体的永磁体两端侧边励磁矩形电磁驱动装置
[0001]本专利技术属于振动计量
，主要涉及一种导向与驱动一体的永磁体两端侧边励磁矩形电磁驱动装置。
技术介绍
[0002]电磁驱动装置在振动领域有着非常广泛的应用，是电磁振动台、音圈电机等设备的核心部件。近年来，航空航天、建筑桥梁、防震减灾等重大领域的相关研究对电磁驱动装置的性能要求越来越高。传统电磁驱动装置的驱动与导向机构是分离的，装配时将不可避免地引入误差，加大电磁驱动波形的失真度，并使运动部件产生横向振动；同时分离的驱动与导向机构需要较大的运动部件尺寸，而大尺寸运动部件质量较大，会削弱电磁驱动能力，且不利于设备小型化。因此通过简单、可靠的设计方法实现电磁驱动装置高装配精度与运动部件轻质量是提高其性能的关键。
[0003]哈尔滨工业大学的谭久彬等提出了一种磁场跟踪补偿的四磁路对称励磁矩形低频振动校准台技术方案(1.哈尔滨工业大学，“磁场跟踪补偿的四磁路对称励磁矩形低频振动校准台”，中国专利号：CN201510236282.X)。该技术方案中，四个永磁体对称安装在两个外磁轭两端且同磁极相对布置，通过磁轭构成四个对称闭合磁路，在气隙中产生高均匀度的强磁场分布，与气隙相邻的磁轭表面设有深沟槽形式的阵列式微结构抑制涡流损耗，中心磁轭上设有补偿线圈，形成补偿磁场对电枢反应的影响进行同步跟踪补偿，并采用静压气浮导向技术确保运动导向精度，能够实现较大的推力、较大的行程和较低的波形失真度指标，是具有超大行程、超低工作频率和超高精度的振动校准台技术方案之一。r/>[0004]浙江大学的沈润杰等提出了一种大行程电磁振动台技术方案(1.浙江大学，“一种电磁振动台”，中国专利号：CN200820087256.0)。该技术方案中，静压气浮导轨由导轨和滑板构成，滑板通过骨架的耳板与骨架固接，滑板设有凸肩，两条导轨为框状，凸肩可滑动地设于导轨内形成无摩擦的支撑与导向结构。该技术方案采用双气浮导轨支撑导向结构，配合高精度装配，可实现高横向振动比和低波形失真度，是国内公开报道的具有自主知识产权和较高实用化程度的振动校准台技术方案之一。
[0005]德国联邦物理技术研究院(PTB)的HanS
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J.von Martens等也提出了一种大行程振动校准台技术方案(1.Hans
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J.von Martens，etal，“Traceability of Vibration and Shock Measurements by Laser Interferometry”，Measurement，2000，28:3
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20)。该技术方案采用的静压气浮导轨包括气浮板和气浮导轨，骨架与气浮板固定连接，通过气浮导轨进行导向。采用该技术方案的大行程振动校准台的振幅较大，配合高精度装配，可实现较高水平的横向振动比、波形失真度等技术指标。
[0006]上述技术方案的特点是：(1)电磁驱动装置装配过程需严格保证导向与驱动的轴向平行，但分离的导向与驱动结构，装配困难，精度难以保证，极易引入运动误差；(2)与驱动分离的导向机构必然增大运动组件尺寸和质量，不利于电磁驱动装置的小型化，并减小其负载能力，而对进行大型振动传感器校准的低频电磁振动台，负载能力非常重要。
[0007]综上，如何通过简单、可靠的方法实现大行程电磁驱动执行器的高精度装配和大负载能力，是提高电磁驱动装置性能的关键。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的是针对现有技术方案存在的上述问题，提供导向与驱动一体的永磁体两端侧边励磁矩形电磁驱动装置，本专利技术具有结构简单，可兼顾精密导向、大行程、高磁场均匀性、大推力和线性电磁驱动力特性，可有效解决现有技术方案存在的问题，从而为低频/超低频振动校准提供一种导向与驱动一体化的高精度、大负载电磁驱动装置。
[0009]本专利技术的技术解决方案是：
[0010]一种导向与驱动一体的永磁体两端侧边励磁矩形电磁驱动装置，由电磁驱动器和运动组件构成；
[0011]所述电磁驱动器包括永磁体、长磁轭、端磁轭和中心磁轭，它们的截面均为矩形，整体成轴对称结构；四个永磁体对称安装在两个长磁轭两端和两个端磁轭之间，同一个长磁轭两端的两个永磁体的同磁极相对布置，两个长磁轭同一端的两个永磁体的磁极方向相同，每个永磁体的两个端面分别抵接长磁轭、端磁轭的对应端面，两个长磁轭、四个永磁体与两个端磁轭构成口字形结构，所述中心磁轭安装在口字型结构的中轴线上，且中心磁轭的两端面抵接两个端磁轭的对应端面，两个长磁轭的内侧面与中心磁轭之间通过两条气隙分隔开；
[0012]所述运动组件由骨架和激励线圈装配构成；在所述骨架内设置通道式气路，所述气路包括分布于骨架内，且贯通骨架两端的第一气路，和位于骨架两端，使第一气路互相连通的第二气路；在所述骨架两端和内侧壁面上分别开设进气孔和排气孔，所述进气孔、排气孔分别与气路连通；所述运动组件位于气隙内，通过骨架将运动组件整体可轴向滑动地套装在电磁驱动器的中心磁轭上；所述激励线圈缠绕安装在骨架上，通入可控的驱动电流，以产生电磁驱动力。
[0013]所述骨架与中心磁轭之间采用气浮导轨结构。
[0014]所述矩形永磁体采用整块式永磁体或采用两块以上永磁体依次串连粘接构成。
[0015]所述长磁轭的两端分别套装回字形安装架，所述安装架与长磁轭固定连接，且所述安装架覆盖所述永磁体；所述安装架的内侧面与所述长磁轭、永磁体的侧面抵接，所述安装架在气隙中的外侧面抵接中心磁轭，以起到固定支撑中心磁轭和长磁轭，并且支撑永磁体安装空间的作用。
[0016]所述运动组件的骨架采用陶瓷、或铝合金、或铍材料制作。
[0017]本专利技术的技术创新性及产生的良好效果在于：
[0018](1)本专利技术采用的永磁体两端侧边励磁的磁路结构可在气隙中产生分布较均匀的磁感应强度，且气隙边缘效应影响小，适合对运动精度要求较高的场合。永磁体位于磁路侧边，尺寸与磁路结构配合，装配更加简便。使用轴向充磁的立方形永磁体，便于制造，生产成本低。矩形磁轭加工制造难度低，有利于提高加工精度，并降低生产成本。
[0019](2)本专利技术能够在极大程度上减小横向振动。骨架呈回字形，构成导向轴的中心磁轭呈立方形，通气后骨架四个内表面和相应的中心磁轭侧面间均会产生静压气膜，即在四个方向都具有约束力，使骨架只能沿导向轴方向运行。
[0020](3)本专利技术在骨架内开设的通道式气路，相比腔式气室更易加工。一般线圈骨架壁厚度较小，在薄壁中加工腔式气室难度很大，而通过打孔的方式开设通道式气路则比较容易实现。
[0021](4)本专利技术通过把中心磁轭加工成导向轴、把骨架制作为滑动机构，实现了导向与驱动的复合，装配精度高，可有效提升电磁驱动装置的运动精度。运动组件作为滑动机构套装在中心磁轭构成的导向轴上，通过静压气浮结构，实现了导向与驱动的复合，保证了运动组件与电磁驱动结构具有较高轴向平行度，具有高装配精度，避免因装配误差而产生横向振动，可有本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种导向与驱动一体的永磁体两端侧边励磁矩形电磁驱动装置，其特征在于：由电磁驱动器(1)和运动组件(2)构成；所述电磁驱动器(1)包括永磁体(1.1)、长磁轭(1.2)、端磁轭(1.3)和中心磁轭(1.4)，它们的截面均为矩形，整体成轴对称结构；四个永磁体(1.1)对称安装在两个长磁轭(1.2)两端和两个端磁轭(1.3)之间，同一个长磁轭(1.2)两端的两个永磁体(1.1)的同磁极相对布置，两个长磁轭(1.2)同一端的两个永磁体(1.1)的磁极方向相同，每个永磁体(1.1)的两个端面分别抵接长磁轭(1.2)、端磁轭(1.3)的对应端面，两个长磁轭(1.2)、四个永磁体(1.1)与两个端磁轭(1.3)构成口字形结构，所述中心磁轭(1.4)安装在口字型结构的中轴线上，且中心磁轭(1.4)的两端面抵接两个端磁轭(1.3)的对应端面，两个长磁轭(1.2)的内侧面与中心磁轭(1.4)之间通过两条气隙(3)分隔开；所述运动组件(2)由骨架(2.1)和激励线圈(2.2)装配构成；在所述骨架(2.1)内设置通道式气路(2.4)，所述气路(2.4)包括分布于骨架(2.1)内，且贯通骨架(2.1)两端的第一气路(2.4a)，和位于骨架(2.1)两端，使第一气路(2.4a)互相连通的第二气路(2.4b)；在所述骨架(2.1)两端和内侧壁面上分别开设进气孔(2.3)和排气孔(2.5)，所述进气孔(2.3)、排气孔(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔俊宁，唐然，李伟，边星元，王顺利，谭久彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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