导向与驱动复合的两端侧边励磁圆柱形电磁执行器制造技术

导向与驱动复合的两端侧边励磁圆柱形电磁执行器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，所述电磁驱动器由环形永磁体、圆筒形长磁轭、圆柱形端磁轭、圆筒形短磁轭和圆柱形中心磁轭装配构成，它们的轴线在一条直线上。所述运动组件由骨架、激励线圈、翅板构成，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圆柱形中心磁轭上，在骨架与圆柱形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复合的电磁驱动设计，实现了高精度装配和电磁执行器的小型化，提升了电磁执行器的运动精度和负载能力。提升了电磁执行器的运动精度和负载能力。提升了电磁执行器的运动精度和负载能力。

【技术实现步骤摘要】
导向与驱动复合的两端侧边励磁圆柱形电磁执行器


[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两端侧边励磁圆柱形电磁执行器。

技术介绍

[0002]随着超低频领域科学研究的发展，低频下限不断突破，对超低频振动校准的需求不断提高，为保证低频/超低频振动的信噪比，电磁振动台应具有尽可能大的行程，而大行程的放大作用，会通过激励线圈运动方向与导轨之间、导轨与导轨之间的微小夹角形成较大的不平行度，使激励线圈发生横向运动，而且会加大输出波形失真度；并且通常电磁执行器的电磁驱动器和导向机构是分离的，导致运动组件质量偏大，使其负载能力减小。因此如何通过简单、可靠的方法实现大行程电磁执行器的高装配精度和驱动能力是提高其性能的重要环节。
[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双永磁管两端对称励磁圆柱形低频振动校准台技术方案(1.哈尔滨工业大学，“磁场跟踪补偿的双永磁管两端对称励磁圆柱形低频振动校准台”，中国专利号：ZL201510236220.9)。该技术方案中，两圆筒形永磁管对称安装在电磁驱动器两端且同磁极相对布置，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磁感应强度分布，与气隙相邻的磁轭表面设有深沟槽形式的阵列式微结构，有效抑制涡流损耗，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。
>[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：ZL200820087256.0)。该技术方案中，静压气浮导轨由导轨和滑板构成，滑板通过线圈骨架的耳板与线圈骨架固接，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，线圈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)电磁执行器要求导向与驱动结构具有较高轴向平行度，而分离的导向与驱动结构增加了装配难度，精度难以保证，极易引入运动误差；(2)分离的导向与驱动结构增大了运动组件尺寸和质量，严重削弱其负载能力，而对常进行大型振
动传感器校准的低频电磁振动台而言，负载能力十分重要。
[0007]综上，通过简单、可靠的方法实现大行程电磁执行器的高精度装配和大负载能力，提供一种电磁振动台导向与驱动一体化设计方案，提高电磁执行器性能具有重大意义。

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，提供一种导向与驱动复合的两端侧边励磁圆柱形双磁路技术方案，本专利技术具有结构简单，易于装配、精度高，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与不足，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、大负载电磁执行器。
[0009]本专利技术的技术解决方案是：
[0010]一种导向与驱动复合的两端侧边励磁圆柱形电磁执行器，由电磁驱动器和运动组件构成；
[0011]所述电磁驱动器包括环形永磁体、圆筒形长磁轭、圆柱形端磁轭、圆筒形短磁轭和圆柱形中心磁轭，它们的轴线在一条直线上；所述中心磁轭的两个端面分别抵接两个端磁轭的内侧面；所述长磁轭的两端分别安装两个短磁轭，且所述长磁轭的外侧面与所述短磁轭的内侧面抵接；所述长磁轭套装在所述中心磁轭上，且所述长磁轭内壁与所述中心磁轭之间通过圆筒形气隙分隔开；两个永磁体分别安装在所述电磁驱动器两端的端磁轭和短磁轭之间、且同磁极相对布置；在所述长磁轭筒壁相对部位上沿轴向分别设置条状通孔；
[0012]所述运动组件由骨架、激励线圈、翅板装配构成，整体呈圆筒形；所述激励线圈缠绕安装在骨架上，在所述骨架两端相对部位上设置翅板，在所述骨架内设置圆筒形腔式气室，在所述骨架两侧端面和内侧壁面上分别开设进气孔和排气孔，所述进气孔、排气孔分别与气室连通；所述圆柱形中心磁轭在不损失磁性能的前提下加工成导向轴，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；所述运动组件位于圆筒形气隙内，翅板可移动地插入配装在相对的条状通孔内。
[0013]所述骨架与圆柱形中心磁轭之间采用气浮导轨结构。
[0014]所述端磁轭和所述短磁轭之间设置有对所述永磁体、和所述中心磁轭进行固定支撑的内侧安装架和外侧安装架；
[0015]所述内侧安装架呈环形，且内侧面抵接所述中心磁轭，外侧面抵接所述永磁体，所述内侧安装架的内侧面可拆卸连接所述中心磁轭；所述外侧安装架呈环形，且覆盖所述永磁体，所述外侧安装架的一端与所述端磁轭可拆卸固定连接，且另一端与所述短磁轭可拆卸固定连接；所述外侧安装架的内侧面与所述永磁体的外侧面抵接。
[0016]所述环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。
[0017]所述运动组件的骨架采用陶瓷、或铝合金、或铍材料制作。
[0018]本专利技术的技术创新性及产生的良好效果在于：
[0019](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。
[0020](2)本专利技术把中心磁轭加工成导向轴、把骨架制作为滑动机构，完成了导向与驱动一体化的设计，实现了高装配精度，提高了电磁执行器的运动精度。通过气浮导轨形式将运动组件作为滑动机构套装在中心磁轭构成的导向轴上，实现了导向与驱动的复合，保证了运动组件与电磁驱动器的同轴度，获得了高装配精度，避免因装配误差而导致横向振动，有效提高电磁驱动波形精度。
[0021](3)本专利技术实现了电磁执行器的轻质量设计，可提高其负载能力。导向与驱动一体化的电磁执行器无需额外导向机构，结构紧凑，缩小了运动组件尺寸，在结构上实现了运动组件的轻质量，有效提高了电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导向与驱动复合的两端侧边励磁圆柱形电磁执行器，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)包括环形永磁体(1.1)、圆筒形长磁轭(1.2)、圆柱形端磁轭(1.3)、圆筒形短磁轭(1.4)和圆柱形中心磁轭(1.5)，它们的轴线在一条直线上；所述中心磁轭(1.5)的两个端面分别抵接两个端磁轭(1.3)的内侧面；所述长磁轭(1.2)的两端分别安装两个短磁轭(1.4)，且所述长磁轭(1.2)的外侧面与所述短磁轭(1.4)的内侧面抵接；所述长磁轭(1.2)套装在所述中心磁轭(1.5)上，且所述长磁轭(1.2)内壁与所述中心磁轭(1.5)之间通过圆筒形气隙(3)分隔开；两个永磁体(1.1)分别安装在所述电磁驱动器(1)两端的端磁轭(1.3)和短磁轭(1.4)之间、且同磁极相对布置；在所述长磁轭(1.2)筒壁相对部位上沿轴向分别设置条状通孔(1.6)；所述运动组件(2)由骨架(2.1)、激励线圈(2.2)、翅板(2.6)装配构成，整体呈圆筒形；所述激励线圈(2.2)缠绕安装在骨架(2.1)上，在所述骨架(2.1)两端相对部位上设置翅板(2.6)，在所述骨架(2.1)内设置圆筒形腔式气室(2.4)，在所述骨架(2.1)两侧端面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(2.5)分别与气室(2.4)连通；所述圆柱形中心磁轭(1.5)在不损失磁性能的前提下加工成导向轴，通过运动组件(2)上的骨架(2.1)将运动组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔俊宁，李石磊，陈振辉，崔军，刘永康，邹丽敏，谭久彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：