一种角振动台制造技术

一种角振动台，包括由导磁体制成的底座、外壁和顶盖，顶盖架设于外壁上，顶盖上安装有运动组件，运动组件包括贯穿顶盖的转轴，固定于转轴顶部的工作台面和固定于转轴底部的动圈，动圈与交变功率电流源相连，转轴与顶盖之间设有轴承，转轴上固定有扭簧，扭簧的两个末端分别固定于轴承上；顶盖底部固定有上部磁钢，底座顶部固定有下部磁钢，动圈为盘式结构，动圈位于上部磁钢和下部磁钢之间，动圈分别与上部磁钢和下部磁钢间隙配合。本实用新型专利技术具有动圈布线均匀、转动部件惯量小、工作频率范围宽、角位移大、失真度小的优点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种角振动台
本技术涉及一种角振动台，特别是一种用于对角振动传感器动态性能标定或校准的角振动台。
技术介绍
随着现代科学技术的发展和自动化程度的提高，角振动传感器的应用范围越来越广，应用领域涉及到国民经济的各个部门以及人们的日常生活，如:航空航天、深海探测、资源勘探、医疗器械、汽车工业和家用电器等。角振动传感器出厂前需要标定，使用一定时间或修理后需要校准，而角振动台作为角振动传感器动态性能标定或校准的关键设备之一，越来越受到人们的重视。国际标准ISO 16063-15:2006和我国国家标准GB/T20485.15-2010对绝对法校准角振动传感器的角振动台装置提出了明确的技术要求。常见的角振动台采用直流力矩电机作为驱动部件，主轴和工作台面作为运动部件，主轴与直流力矩电机的输出轴固定，精密轴承作为运动部件的支撑结构。当直流力矩电机通有交变电流时，电机产生交变的力矩作用于运动部件，使运动部件产生角振动，为了保证角振动的回转中心不偏移，需要精密轴承对运动部件进行轴向和径向的约束。此种角振动台由于电机时间常数的影响，一般的工作频率范围在IOOHz以下，而且由于复杂的电机内部磁场，即使采用无刷直流力矩电机，输出角振动的波形失真度也较大。如果采用有刷直流力矩电机，加上电机本身摩擦力的影响，更加恶化角振动波形。为了克服电机作为驱动部件的角振动台的上述缺点，中国专利200610099078.9号披露了一种非电机方式电动式角振动台，角振动台的励磁系统由电工纯铁制成的底座、磁芯、外壁以及磁轭与励磁线圈配合，动圈骨架上均布导线槽，驱动导线用绝缘胶纸紧裹，插入动圈骨架上的导线槽后，高压浸漆、固化，导线在线槽两端伸出与编制软线焊接，主轴为空心筒杯结构，其两端分别与动圈和台面连接，主轴外套装橡胶筒，橡胶筒的两端用强力胶分别粘结在支撑座和台面上，动圈置于磁芯与磁轭之间。这种角振动台由励磁线圈产生磁场，向位于气隙磁场中的动圈通入交变的电流，在动圈与磁场的电磁稱合作用下,动圈产生交变的力矩，从而使与动圈相连的工作台面产生角振动。这种角振动台的缺点在于:1)动圈绕线困难，布线不均匀，工艺复杂；2)转动部件惯量大，工作频率范围窄，角加速度波形失真度大；3)由于采用橡胶筒弹簧作为驱动部件的恢复弹簧，限制了转角范围，角位移小。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点，本技术提供了一种动圈布线均匀、转动部件惯量小、工作频率范围宽、角位移大、失真度小的角振动台。一种角振动台，包括由导磁体制成的底座、外壁和顶盖，顶盖架设于外壁上，顶盖上安装有运动组件，运动组件包括贯穿顶盖的转轴，固定于转轴顶部的工作台面和固定于转轴底部的动圈，动圈与交变功率电流源相连，转轴与顶盖之间设有轴承，转轴上固定有扭簧，扭簧的两个末端分别固定于轴承上，扭簧用于固定转轴的平衡位置，防止转轴发生漂移。其特征在于:顶盖底部固定有上部磁钢，底座顶部固定有下部磁钢，动圈为盘式结构，动圈位于上部磁钢和下部磁钢之间，动圈分别与上部磁钢和下部磁钢间隙配合。进一步，上部磁钢和下部磁钢分别围成一个圆环区域，上部磁钢的圆环区域与下部磁钢的圆环区域同轴。进一步,动圈包含至少一个动圈单元,动圈单元包括圆片状的基体和固定于基体表面上的线圈组，一个线圈组包括由一根导线绕制而成的第一线圈和第二线圈，一个动圈单元上的各线圈组之间采用串联或者并联连接；第一线圈和第二线圈分别包括位于磁场内的有效导线组和位于磁场外的连接导线组，每个线圈具有两个有效导线组，连接导线组分别与两侧的有效导线组连接，连接导线组与基体同心，有效导线组中的导线均指向基体的圆心；在一个动圈单元中，相邻的两个有效导线组形成一个安培力发生部，每个安培力发生部对应一个磁场，而相邻的两个安培力发生部中电流方向相反。当有多个动圈单元时，多个动圈单元以串联或并联的方式进行连接，相邻动圈单元的线圈位置平行且对齐，然后通过半固化片胶接压制成一个动圈。基体由玻璃布、环氧和溶剂固化而成，基体表面通过粘结剂经热压的方式压上一层厚薄均匀的铜层，对基体表面的铜层进行刻蚀加工，刻去基体表面除导线圈外的铜层，剩余的铜层就形成了基体表面线圈。进一步，上部磁钢和下部磁钢分别由多个瓦片形的永磁体组成，相邻的永磁体之间有间隙，上部磁钢或下部磁钢的永磁体分别围成圆环形，上部磁钢的永磁体和下部磁钢的永磁体 对应，上部磁钢下表面为S极(或N极)的永磁体与下部磁钢上表面为N极(或S极)的永磁体及由导磁体制成的底座、外壁、顶盖和气隙形成了双磁源磁路结构，上部磁钢和下部磁钢的永磁体的磁动势在气隙处叠加，气隙磁场强而均匀，能保证动圈中的导线受力均匀，避免受力不均造成动圈的变形。永磁体扇形角越大，动圈运动的角位移也越大。进一步，转轴与顶盖之间的轴承为空气轴承，空气轴承包括轴承座、空气轴承本体，空气轴承本体套接于轴承座内，轴承座套接于顶盖上，轴承座上设有连接气源的进气口，空气轴承本体包括支承转轴的轴颈套筒部和托持工作台面的止推部，轴颈套筒部设有将气体引入套筒与转轴间隙中以形成轴向气膜的轴颈轴承节流器，止推部设有将气体引入止推部与工作平台间隙中以形成径向气膜的止推轴承节流器，轴承座内设有连通气源的进气口及轴颈轴承节流器和止推轴承节流器的气流通道。径向气膜将工作台面托起，轴向气膜能避免转轴和空气轴承本体的轴颈套筒部摩擦接触。由于气体的粘性极小，可以认为是摩擦很小或无摩擦，从而能降低角振动台输出运动波形的失真度；另外，气膜刚度的作用能限制角振动台的摆动或横向运动在很小的范围内，满足工作要求。进一步，止推部开设有连通轴向气膜和外界大气的第一排气通道，轴颈套筒部开设有连通轴向气膜与外界大气的第二排气通道。进一步，第二排气通道包括连通轴向气膜的环形排气通道和连通环形排气通道与外界的轴向排气通道。进一步，轴颈轴承节流器由沿轴颈套筒部的圆周均匀分布的多个节流孔组成，止推轴承节流器包括圆环气道和沿圆环气道均匀分布的多个节流孔。进一步，轴承座包括套接空气轴承本体的轴颈套筒部的套筒和托持止推部的圆环，圆环架设于顶盖上，套筒内壁上设有连通轴颈轴承节流器的环形通道，和连通环形通道以及止推轴承节流器的轴向连接通道，以及连通轴向连接通道与气源进气口的径向连接通道。本技术的优点在于:1、本技术采用的动圈单元由基体和固定于基体表面上的线圈组成，绕线均匀，制作简单；多个动圈单元以串联或并联的方式进行连接，相邻动圈单元的线圈位置平行且对齐，然后通过半固化片胶接压制而成动圈，整个动圈具有体积小，质量轻，转动惯量小，固有频率高的优点。2、本技术采用的空气轴承由空气轴承本体的轴颈套筒部与转轴之间形成轴向气膜、止推部与工作平台之间形成径向气膜，该轴承具有回转精度高、摩擦力小、运动平稳、改善角振动台输出波形失真度以及横向摆动量的优点。3、本技术采用的双磁源磁路结构形成的气隙磁场角度范围大、强度大而均匀，动圈位于上部磁钢和下部磁钢之间，保证动圈中的导线受力均匀，动圈转角位移大的优点。【附图说明】图1是实施例1的示意图。图2是动圈的示意图。图3是上部磁钢的2个永磁体下表面磁极分布。图4是下部磁钢的2个永磁体上表面磁极分布。图5是实施例2的示意图。图6是轴承座内部的气流通道的分布示意图。图7是空气轴承本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种角振动台，包括由导磁体制成的底座、外壁和顶盖，顶盖架设于外壁上，顶盖上安装有运动组件，运动组件包括贯穿顶盖的转轴，固定于转轴顶部的工作台面和固定于转轴底部的动圈，动圈与交变功率电流源相连，转轴与顶盖之间设有轴承，转轴上固定有扭簧，扭簧的两个末端分别固定于轴承上；其特征在于：顶盖底部固定有上部磁钢，底座顶部固定有下部磁钢，动圈为盘式结构，动圈位于上部磁钢和下部磁钢之间，动圈分别与上部磁钢和下部磁钢间隙配合。

【技术特征摘要】
1.一种角振动台，包括由导磁体制成的底座、外壁和顶盖，顶盖架设于外壁上，顶盖上安装有运动组件，运动组件包括贯穿顶盖的转轴，固定于转轴顶部的工作台面和固定于转轴底部的动圈，动圈与交变功率电流源相连，转轴与顶盖之间设有轴承，转轴上固定有扭簧，扭簧的两个末端分别固定于轴承上；其特征在于:顶盖底部固定有上部磁钢，底座顶部固定有下部磁钢，动圈为盘式结构，动圈位于上部磁钢和下部磁钢之间，动圈分别与上部磁钢和下部磁钢间隙配合。2.如权利要求1所述的角振动台，其特征在于:上部磁钢和下部磁钢分别围成一个圆环区域，上部磁钢的圆环区域与下部磁钢的圆环区域同轴。3.如权利要求2所述的角振动台,其特征在于:动圈包含至少一个动圈单元,动圈单元包括圆片状的基体和固定于基体表面上的线圈组，一个线圈组包括由一根导线绕制而成的第一线圈和第二线圈，一个动圈单元上的各线圈组之间采用串联或者并联连接；第一线圈和第二线圈分别包括位于磁场内的有效导线组和位于磁场外的连接导线组，每个线圈具有两个有效导线组，连接导线组分别与两侧的有效导线组连接，连接导线组与基体同心，有效导线组中的导线均指向基体的圆心；在一个动圈单元中，相邻的两个有效导线组形成一个安培力发生部，每个安培力发生部对应一个磁场，而相邻的两个安培力发生部中电流方向相反。4.如权利要求3所述的角振动台，其特征在于:上部磁钢和下部磁钢分别由多个瓦片形的永磁体组成，相邻的永磁体之间有间隙，上部磁钢或下部磁钢的永磁...

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