一種角振動臺動圈的制作方法
【專利摘要】一種角振動臺動圈，包括動圈基體和驅(qū)動線圈，驅(qū)動線圈覆蓋于動圈基體的外側(cè)面，驅(qū)動線圈包括線圈繞組和絕緣層，線圈繞組和絕緣層間隔設(shè)置，線圈繞組至少具有一層，絕緣層完全覆蓋其內(nèi)的線圈繞組；每個線圈繞組包括第一線圈和第二線圈，第一線圈逆時針從內(nèi)向外繞線，第二線圈順時針從外向內(nèi)繞線，第一線圈和第二線圈處于同一層，第一線圈和第二線圈分別繞制多匝，每匝分別由有效導(dǎo)線段和連接導(dǎo)線段組成，通電的有效導(dǎo)線段在磁場內(nèi)產(chǎn)生安培力，連接導(dǎo)線段在磁場外；有效導(dǎo)線段組成安培力發(fā)生部，線圈繞組的每匝導(dǎo)線之間填充有環(huán)氧樹脂膠，線圈繞組之間串聯(lián)或并聯(lián)連接。本發(fā)明具有無需開設(shè)導(dǎo)線槽即可使線圈繞線均勻的優(yōu)點。
【專利說明】一種角振動臺動圈

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及角振動臺的運動組件，特別是一種角振動臺動圈。
技術(shù)背景
[0002]電磁式振動臺為振動計量校準裝置或振動試驗裝置提供振源，電磁式振動臺工作原理是基于通電導(dǎo)體在氣隙磁場中受到電磁力的安培定律，動圈導(dǎo)線纏繞在動圈基體上便構(gòu)成振動臺的動圈部件，因此，動圈部件導(dǎo)線走線方式、導(dǎo)線有效長度、導(dǎo)線尺寸及形狀直接影響振動臺運動方式(直線運動或旋轉(zhuǎn)運動)及推力或力矩大小。
[0003]角振動(角位移、角速度、角加速度)傳感器廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)、儀器儀表和電子消費品等領(lǐng)域，根據(jù)檢定規(guī)程，需要對角振動傳感器進行校準。因此，對于校準角振動傳感器的角振動臺動圈有其特殊的要求:1)為了在工作頻帶范圍內(nèi)，角振動臺臺面輸出失真度低的運動量(角位移、角速度、角加速度)，要求動圈部件的固有頻率高；2)為了實現(xiàn)高角加速度的目標，要求動圈有效導(dǎo)線段產(chǎn)生的力矩要大，其本身的轉(zhuǎn)動慣量要低；3)動圈一方面需要有足夠的剛度以實現(xiàn)高固有頻率，另一方面應(yīng)避免通有交變電流的導(dǎo)線產(chǎn)生交變磁場在動圈基體上產(chǎn)生渦流，從而影響動圈輸出力矩，因此動圈基體材質(zhì)應(yīng)選用高剛度的非導(dǎo)電材料。
[0004]中國專利號200620122619.0披露了一種電動式角振動臺的線圈骨架結(jié)構(gòu)，動圈骨架的端面上均勻分布一圈各自獨立的矩形骨架槽，骨架槽內(nèi)埋植裹有絕緣層的驅(qū)動導(dǎo)線，導(dǎo)線與骨架槽之間灌裝絕緣膠，導(dǎo)線的端頭沿骨架槽伸出與振動臺的導(dǎo)線棒連接。
[0005]這種動圈結(jié)構(gòu)的缺點在于:需要在線圈骨架上開設(shè)骨架槽，依靠骨架槽達到線圈繞線均勻的目的，從而導(dǎo)致動圈剛度低、一階固有頻率低；同時由于人工繞制均勻性差，所以使得動圈輸出力矩方向性差、均勻性差、電-機轉(zhuǎn)換效率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有的動圈結(jié)構(gòu)需要開設(shè)骨架槽來定位導(dǎo)線，導(dǎo)致動圈剛度低、一階固有頻率低以及人工繞制帶來動圈輸出力矩方向性差、均勻性差、電-機轉(zhuǎn)換效率低等缺點，本發(fā)明提供了一種無需開設(shè)導(dǎo)線槽即可使線圈繞線均勻的角振動臺動圈。
[0007]—種角振動臺動圈,包括動圈基體和驅(qū)動線圈,其特征在于:驅(qū)動線圈覆蓋于動圈基體的外側(cè)面，驅(qū)動線圈包括線圈繞組和絕緣層，線圈繞組和絕緣層間隔設(shè)置，線圈繞組至少具有一層，絕緣層由環(huán)氧樹脂膠和玻璃布制成，絕緣層完全覆蓋其內(nèi)的線圈繞組；
每個線圈繞組包括第一線圈和第二線圈，第一線圈逆時針從內(nèi)向外繞線，第二線圈順時針從外向內(nèi)繞線，第一線圈和第二線圈處于同一層，第一線圈和第二線圈分別繞制多匝，每匝分別由有效導(dǎo)線段和連接導(dǎo)線段組成，通電的有效導(dǎo)線段在磁場內(nèi)產(chǎn)生安培力，連接導(dǎo)線段在磁場外；
等間隔分布的有效導(dǎo)線段組成一個安培力發(fā)生部，安培力發(fā)生部的數(shù)量是線圈繞組個數(shù)的兩倍，各個安培力發(fā)生部包含的有效導(dǎo)線段數(shù)量相同，線圈繞組的每匝導(dǎo)線之間填充有環(huán)氧樹脂膠，線圈繞組之間串聯(lián)或并聯(lián)連接。
[0008]制作線圈繞組時，先制作能恰好包圍動圈基體外側(cè)面的平面銅板，再在平面銅板上用線切割或者雕刻的方式加工出線圈繞組的走線形狀和走線方式，然后將平面銅板線圈纏繞固定在動圈基體的外側(cè)面上，同時在線圈繞組的外側(cè)面和中間挖空區(qū)域纏繞玻璃布，并灌注環(huán)氧樹脂膠，一邊纏繞，一邊灌注，等環(huán)氧固化后，采用車削工藝加工使得當(dāng)前層的線圈繞組與動圈基體形成新的光滑平整的圓柱動圈基體。制作下一層線圈繞組時，以新的動圈基體的外側(cè)面為參照制備平面銅板，新增加層的線圈繞組與第一層線圈繞組的纏繞方式相同，并保證每個線圈繞組的安培力發(fā)生部位置相互對齊重疊，制作其他層線圈繞組時，規(guī)律依次類推。
[0009]利用線切割或雕刻制作的線圈繞組，導(dǎo)線之間的間隙均勻，因此驅(qū)動線圈具有布線均勻的優(yōu)點。
[0010]線圈繞組中的有效導(dǎo)線段和連接導(dǎo)線段的拐角處通過圓角過渡，避免線圈繞組加工和固定時應(yīng)力集中和損傷。
[0011]進一步，動圈基體由環(huán)氧樹脂膠和玻璃布混合纏繞并加工制成，動圈基體成圓柱筒形，動圈基體的外側(cè)面開設(shè)有容納驅(qū)動線圈的環(huán)形容置槽，動圈基體的內(nèi)表面開設(shè)有環(huán)形凹槽，導(dǎo)線柱預(yù)埋于動圈基體內(nèi)，導(dǎo)線柱的頭端伸出到環(huán)形凹槽內(nèi)，導(dǎo)線柱的末端與線圈繞組的端頭連接。
[0012]進一步，每個線圈繞組有且僅有兩個導(dǎo)線端頭，一個端頭作為進線端，另一個端頭作為出線端。
[0013]進一步，動圈基體設(shè)有允許線圈繞組的導(dǎo)線端頭穿過的過線孔，導(dǎo)線柱的末端伸到過線孔的附近，每個過線孔對應(yīng)一個導(dǎo)線柱，導(dǎo)線柱沿基體部的圓周均勻分布。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:
1、動圈基體由玻璃布和環(huán)氧樹脂膠澆注而成，動圈的剛度好、轉(zhuǎn)動慣量小，同時避免渦流效應(yīng)對動圈輸出力矩的影響。
[0015]2、利用絕緣層隔離相鄰層的線圈繞組的電氣特性，同時利用絕緣層增強動圈的剛度，提高動圈的固有頻率，改善角振動臺輸出運動量的波形失真度。
[0016]3、線圈繞組通過線切割或雕刻形成，布線均勻，受力均勻，同時降低了線圈繞組的繞線難度，簡化繞線工藝，且結(jié)構(gòu)緊湊；線圈繞組采用多層重疊形式，以增加安培力發(fā)生部的有效導(dǎo)線段數(shù)量，從而增加輸出扭矩。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的立體圖。
[0018]圖2是線圈繞組和絕緣層的示意圖。
[0019]圖3是線圈繞組的二維繞線圖。
[0020]圖4是線圈繞組的三維繞線圖。
[0021 ] 圖5是動圈基體的不意圖。

【具體實施方式】
[0022]如圖1所示,一種角振動臺動圈,包括動圈基體2和驅(qū)動線圈I,驅(qū)動線圈I覆蓋于動圈基體2的外側(cè)面。
[0023]如圖2所示，驅(qū)動線圈I包括線圈繞組I和絕緣層3，線圈繞組I和絕緣層3間隔設(shè)置，線圈繞組I至少具有一層，絕緣層3由環(huán)氧樹脂膠和玻璃布制成，絕緣層3完全覆蓋其內(nèi)的線圈繞組I。
[0024]如圖3所示，每個線圈繞組包括第一線圈1-1和第二線圈1-2，第一線圈1-1逆時針從內(nèi)向外繞線，第二線圈1-2順時針從外向內(nèi)繞線，第一線圈1-1和第二線圈1-2處于同一層，第一線圈1-1和第二線圈1-2分別繞制多匝，每匝分別由有效導(dǎo)線段IA和連接導(dǎo)線段IB組成，通電的有效導(dǎo)線段IA在磁場內(nèi)產(chǎn)生安培力，連接導(dǎo)線段IB在磁場外。
[0025]等間隔分布的有效導(dǎo)線段IA組成一個安培力發(fā)生部，安培力發(fā)生部的數(shù)量是線圈繞組I個數(shù)的兩倍，各個安培力發(fā)生部包含的有效導(dǎo)線段IA數(shù)量相同，線圈繞組I的每匝導(dǎo)線之間填充有環(huán)氧樹脂膠，線圈繞組I之間串聯(lián)或并聯(lián)連接。
[0026]制作線圈繞組I時，先制作能恰好包圍動圈基體2外側(cè)面的平面銅板，再在平面銅板上用線切割或者雕刻的方式加工出線圈繞組I的走線形狀和走線方式，然后將平面銅板線圈纏繞固定在動圈基體2的外側(cè)面上，同時在線圈繞組I的外側(cè)面和中間挖空區(qū)域纏繞玻璃布，并灌注環(huán)氧樹脂膠，一邊纏繞，一邊灌注，等環(huán)氧固化后，采用車削工藝加工使得當(dāng)前層的線圈繞組I與動圈基體2形成新的光滑平整的圓柱動圈基體2。制作下一層線圈繞組I時，以新的動圈基體2的外側(cè)面為參照制備平面銅板，新增加層的線圈繞組I與第一層線圈繞組I的纏繞方式相同，并保證每個線圈繞組I的安培力發(fā)生部位置相互對齊重疊，制作其他層線圈繞組I時，規(guī)律依次類推。
[0027]線圈繞組I中的有效導(dǎo)線段IA和連接導(dǎo)線段IB的拐角處通過圓角過渡，避免線圈繞組加工和固定時應(yīng)力集中和損傷。
[0028]如圖4所示，每個線圈繞組I為固定在動圈基體2上形成的中空式圓柱筒體。
[0029]如圖5所示，動圈基體2由環(huán)氧樹脂膠和玻璃布混合纏繞并加工制成，動圈基體2成圓柱筒形，動圈基體2的外側(cè)面開設(shè)有容納驅(qū)動線圈的環(huán)形容置槽2-2，動圈基體2的內(nèi)表面開設(shè)有環(huán)形凹槽2-1，導(dǎo)線柱4預(yù)埋于動圈基體2內(nèi)，導(dǎo)線柱4的頭端伸出到環(huán)形凹槽2-1內(nèi)，導(dǎo)線柱4的末端與線圈繞組I的端頭連接。
[0030]每個線圈繞組I有且僅有兩個導(dǎo)線端頭，一個端頭作為進線端1-4，另一個端頭作為出線端1-5。
[0031]動圈基體2設(shè)有允許線圈繞組I的導(dǎo)線端頭穿過的過線孔2-3，導(dǎo)線柱4的末端伸到過線孔2-3的附近，每個過線孔2-3對應(yīng)一個導(dǎo)線柱4，導(dǎo)線柱4沿基體部的圓周均勻分布。
[0032]本發(fā)明的有益效果在于:
1、動圈基體2由玻璃布和環(huán)氧樹脂膠澆注而成，動圈的剛度好、轉(zhuǎn)動慣量小，同時避免渦流效應(yīng)對動圈輸出力矩的影響。
[0033]2、利用絕緣層3隔離相鄰層的線圈繞組的電氣特性，同時利用絕緣層3增強動圈的剛度，提高動圈的固有頻率，改善角振動臺輸出運動量的波形失真度。
[0034]3、線圈繞組I通過線切割或雕刻形成，布線均勻，受力均勻，同時降低了線圈繞組的繞線難度，簡化繞線工藝，且結(jié)構(gòu)緊湊；線圈繞組I采用多層重疊形式，以增加安培力發(fā)生部的有效導(dǎo)線段IA數(shù)量，從而增加輸出扭矩。
[0035]本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【權(quán)利要求】
1.一種角振動臺動圈，包括動圈基體和驅(qū)動線圈，其特征在于:驅(qū)動線圈覆蓋于動圈基體的外側(cè)面，驅(qū)動線圈包括線圈繞組和絕緣層，線圈繞組和絕緣層間隔設(shè)置，線圈繞組至少具有一層，絕緣層由環(huán)氧樹脂膠和玻璃布制成，絕緣層完全覆蓋其內(nèi)的線圈繞組； 每個線圈繞組包括第一線圈和第二線圈，第一線圈逆時針從內(nèi)向外繞線，第二線圈順時針從外向內(nèi)繞線，第一線圈和第二線圈處于同一層，第一線圈和第二線圈分別繞制多匝，每匝分別由有效導(dǎo)線段和連接導(dǎo)線段組成，通電的有效導(dǎo)線段在磁場內(nèi)產(chǎn)生安培力，連接導(dǎo)線段在磁場外； 等間隔分布的有效導(dǎo)線段組成一個安培力發(fā)生部，安培力發(fā)生部的數(shù)量是線圈繞組個數(shù)的兩倍，各個安培力發(fā)生部包含的有效導(dǎo)線段數(shù)量相同，線圈繞組的每匝導(dǎo)線之間填充有環(huán)氧樹脂膠，線圈繞組之間串聯(lián)或并聯(lián)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的角振動臺動圈，其特征在于:角振動臺動圈線圈繞組中的有效導(dǎo)線段和連接導(dǎo)線段的拐角處通過圓角過渡。
3.如權(quán)利要求2所述的角振動臺動圈，其特征在于:動圈基體由環(huán)氧樹脂膠和玻璃布混合纏繞并加工制成，動圈基體成圓柱筒形，動圈基體的外側(cè)面開設(shè)有容納驅(qū)動線圈的環(huán)形容置槽，動圈基體的內(nèi)表面開設(shè)有環(huán)形凹槽，導(dǎo)線柱預(yù)埋于動圈基體內(nèi)，導(dǎo)線柱的頭端伸出到環(huán)形凹槽內(nèi)，導(dǎo)線柱的末端與線圈繞組的端頭連接。
4.如權(quán)利要求3所述的角振動臺動圈，其特征在于:每個線圈繞組有且僅有兩個導(dǎo)線端頭，一個端頭作為進線端，另一個端頭作為出線端。
5.如權(quán)利要求4所述的角振動臺動圈，其特征在于:動圈基體設(shè)有允許線圈繞組的導(dǎo)線端頭穿過的過線孔，導(dǎo)線柱的末端伸到過線孔的附近，每個過線孔對應(yīng)一個導(dǎo)線柱，導(dǎo)線柱沿基體部的圓周均勻分布。
【文檔編號】G01D18/00GK104180843SQ201410442935
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】何聞, 唐波, 賈叔仕, 周杰 申請人:浙江大學(xué)