本发明专利技术涉及振动计量技术领域，特别是涉及一种导向与驱动复合的单端中心励磁立方形电磁驱动装置，包括电磁驱动部件和运动部件；电磁驱动部件包括呈方桶形的下磁轭、设置于下磁轭上侧的呈回字形的上磁轭、设置于下磁轭上侧的呈立方形的永磁体、设置于永磁体上侧的呈立方形的中心磁轭；下磁轭和上磁轭的内侧与永磁体和中心磁轭围合形成运动腔；上磁轭和中心磁轭之间设置有气隙；运动部件包括位于中心磁轭上侧的工作台面，在工作台面靠近中心磁轭的一侧面设置有线圈骨架，线圈骨架滑动套接于中心磁轭的外侧；线圈骨架的外侧壁缠绕有直流线圈和激励线圈。采用上述方案，降低了运动部件装配难度，减小了运动部件自重，有效提高了电磁驱动装置的装配精度和驱动能力。驱动装置的装配精度和驱动能力。驱动装置的装配精度和驱动能力。
【技术实现步骤摘要】
导向与驱动复合的单端中心励磁立方形电磁驱动装置
[0001]本专利技术属于振动计量
，主要涉及一种导向与驱动复合的单端中心励磁立方形电磁驱动装置。
技术介绍
[0002]电磁驱动装置是电磁振动台、音圈电机等设备的核心部件，传统上驱动与导向机构分离的电磁驱动装置，装配误差较大，会增大电磁驱动波形的失真度和横向振动比。分离的驱动与导向机构放大了运动部件尺寸，使其质量变大，弱化电磁驱动能力，不利于设备小型化。所以电磁驱动装置的高装配精度与运动部件的轻质量是提高其性能的主要方法。
[0003]专利号为CN201510235646.2公开了一种双磁路两端对称励磁的矩形开放磁场式低频振动校准台。提出一种矩形开放磁场式磁路结构，两永磁体磁极相对布置的对称安装在中心磁轭两端，通过磁轭构成两个对称闭合磁路，在气隙中产生高均匀度的强磁场分布，工作线圈通电后在磁场中受洛伦兹力作用，产生精密可控的电磁驱动力，与气隙相邻的磁轭表面设有深沟槽形式的阵列式微结构，有效抑制涡流损耗，并采用静压气浮导向技术确保运动导向精度。
[0004]专利号为CN201811332560.1公开了一种振动台。其通过磁路装置产生磁场，在动圈骨架外围固定空气轴承，减小横向扰动。直流线圈和激励线圈径向缠绕于动圈骨架外周壁，直流线圈位于线性磁场区，通以直流激励使动圈定位于直流电安培力与其重力相等的位置，以抵消重力和确定零位。激励线圈位于匀强磁场区，通以交流激励产生标准振动。
[0005]上述技术方案的显著特点是：分离的导向装置与驱动结构，要求装配过程中保证电磁驱动结构与导向装置的轴向平行，装配难度大；导向装置与驱动结构分别在电磁驱动装置的不同位置，加大了运动部件的尺寸和质量，严重制约其电磁驱动能力；并且专利CN201811332560.1将直流线圈置于近似线性磁场区，其非线性会降低振动波形精度。
[0006]综上，通过电磁振动校准台的结构及原理创新，提供一种导向与驱动复合的单端中心励磁立方形电磁驱动装置。
技术实现思路
[0007](一)解决的技术问题
[0008]针对现有技术的短板，本专利技术提供一种导向与驱动复合的单端中心励磁立方形电磁驱动装置，有效减小了运动部件装配难度和自重，提高了该类装置的装配精度和驱动能力。
[0009](二)技术方案
[0010]为实现上述目的，本申请实施例提供了一种导向与驱动复合的单端中心励磁立方形电磁驱动装置，包括电磁驱动部件和运动部件；所述电磁驱动部件包括呈方桶形的下磁轭、设置于所述下磁轭上侧的呈回字形的上磁轭、设置于所述下磁轭上侧的呈立方形的永磁体、设置于所述永磁体上侧的呈立方形的中心磁轭；所述下磁轭和上磁轭的内侧与所述
永磁体和中心磁轭围合形成运动腔；所述上磁轭和所述中心磁轭之间设置有气隙；所述运动部件包括位于所述中心磁轭上侧的工作台面，在所述工作台面靠近所述中心磁轭的一侧面设置有线圈骨架，所述线圈骨架呈回字形，且滑动套接于所述中心磁轭的外侧；所述线圈骨架的外侧壁缠绕有直流线圈和激励线圈，所述直流线圈通入固定大小的直流电，以产生与所述运动部件重力方向相反的安培力；所述激励线圈通入可控的驱动电流，以产生电磁驱动力。
[0011]优选的，所述线圈骨架上设置有静压气浮结构，所述静压气浮结构控制所述线圈骨架和所述中心磁轭之间形成静压气膜。
[0012]优选的，所述静压气浮结构包括开设于所述线圈骨架内的气路，所述气路包括开设于线圈骨架壁两两交界处的四条垂向气路和沿四个线圈骨架壁开设的横向气路，它们互相连通；所述出气孔连通所述气路，且所述出气孔均匀分布于所述线圈骨架内表面；所述线圈骨架远离所述中心磁轭的外表面开设有进气孔，所述进气孔连接所述气路，所述进气孔连接供气源。
[0013]优选的，所述下磁轭、上磁轭、永磁体和中心磁轭的中轴线在一条直线上；所述永磁体位于所述下磁轭的中心位置。
[0014]优选的，所述上磁轭上开设有磁轭固定孔；所述上磁轭的下侧面可拆卸连接所述下磁轭；所述运动腔内设置有对所述永磁体和中心磁轭进行固定的安装架；所述安装架呈回字形，且于所述安装架上开设有呈回字形的安装台和第一安装孔，所述安装架上且位于所述安装台的侧面开设有第二安装孔；所述安装台的内侧壁下端抵接所述永磁体，所述安装台的内侧壁上端抵接所述中心磁轭，所述安装架的下侧面可拆卸连接所述下磁轭，所述安装架的内侧面上端可拆卸连接所述中心磁轭；所述安装架覆盖所述永磁体。
[0015]优选的，所述线圈骨架和所述中心磁轭之间设置有滑动导轨或滚动导轨。
[0016]优选的，所述永磁体包括一块永磁体或相互粘接的多块永磁体。
[0017]优选的，所述直流线圈和激励线圈位于气隙内，且位于磁场分布均匀区域内；所述直流线圈与所述激励线圈可相互连接。
[0018]优选的，所述固定大小的直流电由以下公式计算：I
DC
＝mg/(BL)；公式中，I
DC
为直流线圈所通入直流电的大小，m为运动部件及工作台面上固定的相关组件的总质量，g为重力加速度，B为气隙内分布的平均磁感应强度，L为直流线圈的长度。
[0019](三)有益效果
[0020]本专利技术提供了一种导向与驱动复合的单端中心励磁立方形电磁驱动装置，通过设置的下磁轭、上磁轭、永磁体、中心磁轭和安装架，可以实现下磁轭、上磁轭、永磁体、中心磁轭的快速同轴线安装，同时静压气浮结构与中心磁轭的一体化设计，最大程度地降低了运动部件装配难度，减小了运动部件自重，可有效提高电磁驱动装置的装配精度和驱动能力；此外，直流线圈位于磁场分布均匀区域，避免了引入干扰。
[0021]具体有益效果如下：
[0022](1)本专利技术采用的永磁体单端中心励磁的磁路结构可在气隙中产生分布更加均匀的磁感应强度，且气隙边缘效应影响小，适合对运动精度要求高的场合。由于永磁体在磁路结构内部，在工作台面产生的漏磁通小，对台面安装的传感器影响较小。使用轴向充磁的立方形永磁体，便于制造，生产成本低。立方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。
[0023](2)本专利技术提出的线圈骨架呈回字形，构成导向轴的中心磁轭呈立方形，通气后线圈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，能够在极大程度上减小横向振动。
[0024](3)本专利技术在线圈骨架内开设的通道式气路，相比腔式气室加工更加简便，通常线圈骨架壁厚度较小，通过打孔的方式开设通道式气路较容易实现。
[0025](4)本专利技术通过把中心磁轭加工成导向轴、把线圈骨架制作为滑动机构，实现了导向与驱动一体化的高装配精度设计，提高了电磁驱动装置的运动精度。运动部件作为滑动机构套装在中心磁轭上，通过静压气浮结构、滑动导轨结构或滚动导轨结构，使导向与驱动一体，保证了运动部件与电磁驱动结构的轴向完全平行，获得了高装配精度，可有效减小电磁驱动装置的横向振动比和波形失真度。
[0026](5)本专利技术实现本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种导向与驱动复合的单端中心励磁立方形电磁驱动装置，其特征在于：包括电磁驱动部件(100)和运动部件(200)；所述电磁驱动部件(100)包括呈方桶形的下磁轭(110)、设置于所述下磁轭(110)上侧的呈回字形的上磁轭(130)、设置于所述下磁轭(110)上侧的呈立方形的永磁体(120)、设置于所述永磁体(120)上侧的呈立方形的中心磁轭(150)；所述下磁轭(110)和上磁轭(130)的内侧与所述永磁体(120)和中心磁轭(150)围合形成运动腔(140)；所述上磁轭(130)和所述中心磁轭(150)之间设置有气隙(160)；所述运动部件(200)包括位于所述中心磁轭(150)上侧的工作台面(210)，在所述工作台面(210)靠近所述中心磁轭(150)的一侧面设置有线圈骨架(220)，所述线圈骨架(220)呈回字形，且滑动套接于所述中心磁轭(150)的外侧；所述线圈骨架(220)的外侧壁缠绕有直流线圈(230)和激励线圈(240)，所述直流线圈(230)通入固定大小的直流电，以产生与所述运动部件(200)重力方向相反的安培力；所述激励线圈(240)通入可控的驱动电流，以产生电磁驱动力。2.根据权利要求1所述的导向与驱动复合的单端中心励磁立方形电磁驱动装置，其特征在于：所述线圈骨架(220)上设置有静压气浮结构(250)，所述静压气浮结构(250)控制所述线圈骨架(220)和所述中心磁轭(150)之间形成静压气膜。3.根据权利要求2所述的导向与驱动复合的单端中心励磁立方形电磁驱动装置，其特征在于：所述静压气浮结构(250)包括开设于所述线圈骨架(220)内的气路(251)，所述气路(251)包括开设于线圈骨架(220)壁两两交界处的四条垂向气路(251)和沿四个线圈骨架(220)壁开设的横向气路(251)，它们互相连通；所述线圈骨架(220)靠近所述中心磁轭(150)的一侧面开设有出气孔(252)，所述出气孔(252)连通所述气路(251)，且所述出气孔(252)均匀分布于所述线圈骨架(220)内表面；所述线圈骨架(220)远离所述中心磁轭(150)的外表面开设有进气孔(253)，所述进气孔(253)连接所述气路(251)，所述进气孔(253)连接供气源。4.根据权利要求1所述的导向与驱动复合的单端中心励磁立方形电磁驱...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔俊宁，李伟，边星元，唐然，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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