補(bǔ)償，但效果難以保證，尤其是對(duì)高階磁場(chǎng)非均勻性誤差補(bǔ)償效果欠佳，目前國內(nèi)外尚未提出有效的且具有較高實(shí)用性的補(bǔ)償方法。
_0] (2)工作線圈通電后的電樞反應(yīng)制約輸出電磁驅(qū)動(dòng)力的線性度及輸出振動(dòng)波形的失真度指標(biāo)。工作線圈通電后會(huì)產(chǎn)生附加磁場(chǎng)，該附加磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)疊加親合，對(duì)主磁場(chǎng)產(chǎn)生增磁或去磁作用，使氣隙內(nèi)不同位置、尤其工作線圈所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布變得不均勻，該現(xiàn)象稱為電樞反應(yīng)。受電樞反應(yīng)影響，在行程內(nèi)不同位置當(dāng)線圈所加載電流密度相同時(shí)，輸出的電磁驅(qū)動(dòng)力不一致；而在同一位置電磁驅(qū)動(dòng)力的大小與電流密度不成正比，存在一定的非線性。電樞反應(yīng)是振動(dòng)校準(zhǔn)臺(tái)輸出振動(dòng)波形產(chǎn)生失真度的關(guān)鍵因素之一，它的影響隨驅(qū)動(dòng)電流的增大而增大，是振動(dòng)校準(zhǔn)臺(tái)設(shè)計(jì)中的一個(gè)難題。
[0011](3)長(zhǎng)磁軛與大尺寸永磁體加工與裝配困難、精度難以保證。大行程振動(dòng)校準(zhǔn)臺(tái)中，長(zhǎng)中心磁軛需采用合理的方式以兩端支撐方式固定，為保證磁通的連續(xù)性和完整性，磁通密集的關(guān)鍵部位應(yīng)盡量避免加工通孔/螺紋孔等安裝結(jié)構(gòu)；大尺寸永磁體的燒結(jié)、加工與裝配均十分困難，成品率很低，永磁體為脆性材料且價(jià)格昂貴，裝配方法及結(jié)構(gòu)不合理容易導(dǎo)致?lián)p壞，一般不宜在永磁體上加工通孔等形式的安裝結(jié)構(gòu)；同時(shí)要獲得較大的電磁驅(qū)動(dòng)力，一般采用NdFeB等材料的強(qiáng)磁永磁體，強(qiáng)磁永磁體零件裝配過程中需要克服巨大的磁吸力，是本技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)難題。
[0012]此外，渦流損耗也是影響振動(dòng)校準(zhǔn)臺(tái)精度與性能的一個(gè)難題。在振動(dòng)校準(zhǔn)臺(tái)工作時(shí)，工作線圈中通入的是交變驅(qū)動(dòng)電流，電流幅值最大可達(dá)幾十安培，線圈在長(zhǎng)氣隙中沿軸線方向以正弦規(guī)律往復(fù)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)電磁場(chǎng)理論，交變電流及線圈運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)會(huì)在磁軛表面，尤其是與氣隙相鄰的磁軛表面會(huì)產(chǎn)生電渦流，引起渦流損耗。渦流損耗一方面會(huì)產(chǎn)生功率最高可達(dá)幾百瓦的熱損耗，發(fā)熱量驚人，進(jìn)而帶來一系列的熱擾動(dòng)與熱變形問題；另一方面交變磁場(chǎng)及電渦流引起的瞬態(tài)場(chǎng)問題，會(huì)使實(shí)際的性能指標(biāo)相對(duì)按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論、分析方法得到的結(jié)果產(chǎn)生較大偏差，嚴(yán)重影響設(shè)計(jì)精度與效果。渦流損耗是振動(dòng)校準(zhǔn)臺(tái)設(shè)計(jì)中的一個(gè)難題，目前國內(nèi)外尚未找到有效的解決辦法。
[0013]綜上，受上述問題制約，采用現(xiàn)有技術(shù)方案產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)低頻振動(dòng)在波形失真度等指標(biāo)上難有進(jìn)一步突破，難以滿足低頻/超低頻振動(dòng)的高精度校準(zhǔn)，尤其是下一代具有甚低頻和超精密特征的振動(dòng)校準(zhǔn)的需求。因此，如何通過方法、結(jié)構(gòu)、材料和優(yōu)化設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的創(chuàng)新，提出具有超大行程、超低工作頻率和超高精度的振動(dòng)校準(zhǔn)臺(tái)技術(shù)方案，對(duì)于振動(dòng)計(jì)量技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義。上述問題中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)獲得解決，均會(huì)使大行程振動(dòng)校準(zhǔn)臺(tái)的性能獲得顯著提升，使低頻/超低頻振動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)獲得實(shí)質(zhì)性突破。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方案存在的問題，提供一種渦流補(bǔ)償?shù)碾p排永磁體向心勵(lì)磁矩形開放磁場(chǎng)式低頻振動(dòng)校準(zhǔn)臺(tái)技術(shù)方案，本發(fā)明中通過電磁設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新及電磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)與靜壓氣浮導(dǎo)向技術(shù)的有效融合，能夠兼顧大行程、大推力、線性電磁驅(qū)動(dòng)力特性和高運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)方案存在的問題與不足，為低頻/超低頻振動(dòng)校準(zhǔn)提供一種高精度、大行程的超低頻振動(dòng)校準(zhǔn)臺(tái)。
[0015]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0016]一種渦流補(bǔ)償?shù)碾p排永磁體向心勵(lì)磁矩形開放磁場(chǎng)式低頻振動(dòng)校準(zhǔn)臺(tái)，由基座、電磁驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)、靜壓氣浮導(dǎo)軌和工作臺(tái)構(gòu)成，電磁驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)和靜壓氣浮導(dǎo)軌以運(yùn)動(dòng)軸線平行的方式安裝在基座上，工作臺(tái)安裝在靜壓氣浮導(dǎo)軌中滑套的上表面，所述基座由底板、下過渡板、框架、上蓋板和導(dǎo)軌支撐件自下而上層疊安裝構(gòu)成，電磁驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)安裝在下過渡板的上表面、框架的內(nèi)部，下過渡板的中間部位設(shè)有矩形開口，矩形開口的長(zhǎng)度大于電磁驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中線圈骨架的運(yùn)動(dòng)范圍，靜壓氣浮導(dǎo)軌通過兩個(gè)導(dǎo)軌支撐件以兩端支撐的方式安裝在框架上；靜壓氣浮導(dǎo)軌由導(dǎo)軌、滑套和滑套連接件構(gòu)成，滑套可滑動(dòng)地套裝在導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌通過靜壓氣浮作用相互潤(rùn)滑與支撐，滑套與電磁驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中的線圈骨架通過滑套連接件剛性連接，滑套連接件穿過上蓋板的兩條狹縫，狹縫的長(zhǎng)度大于線圈骨架的運(yùn)動(dòng)范圍；電磁驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)由矩形截面的中心磁軛、永磁體、外磁軛和端磁軛和口字形截面的線圈骨架構(gòu)成，整體成軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，兩個(gè)外磁軛的兩端分別與兩個(gè)端磁軛剛性連接、構(gòu)成口字形磁軛結(jié)構(gòu)，中心磁軛安裝在口字形磁軛結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)軸線上、兩端分別與兩個(gè)端磁軛剛性連接，永磁體的長(zhǎng)度小于外磁軛的長(zhǎng)度，兩個(gè)長(zhǎng)條形永磁體對(duì)稱粘接裝配在兩個(gè)外磁軛和中心磁軛之間的兩個(gè)外磁軛相對(duì)的兩個(gè)表面上，兩個(gè)永磁體的同磁極相對(duì)布置，兩個(gè)永磁體與中心磁軛之間通過兩條等寬度的氣隙分隔開，線圈骨架可滑動(dòng)地套裝在中心磁軛上，線圈骨架上繞有工作線圈，工作線圈中通以精密可控的驅(qū)動(dòng)電流，與氣隙相鄰的中心磁軛的兩個(gè)表面上設(shè)有深溝槽形式的陣列式微結(jié)構(gòu)，深溝槽沿氣隙的長(zhǎng)度方向周期性布置。
[0017]所述中心磁軛的安裝方式是采用兩個(gè)口字形截面、不導(dǎo)磁材料的磁軛安裝框，將兩個(gè)磁軛安裝框套裝在中心磁軛的兩端且與中心磁軛剛性連接，將兩個(gè)磁軛安裝框穿過下過渡板上的矩形開口固定在底板的上表面，從而將中心磁軛以兩端支撐的方式固定。
[0018]所述永磁體是采用多個(gè)小塊永磁體，以粘接的方式拼接構(gòu)成。
[0019]所述線圈骨架的材料為陶瓷、花崗巖、玻璃鋼或硬質(zhì)塑料。
[0020]所述磁軛安裝框的材料為陶瓷、花崗巖、玻璃鋼或鋁合金。
[0021]本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新性及產(chǎn)生的良好效果在于:
[0022](I)本發(fā)明提出一種矩形開放式磁場(chǎng)的電磁驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，永磁體和磁軛零件的截面均為矩形，電磁驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，零部件容易保證加工與裝配精度；由于永磁體可采用先充磁、后裝配的方式，因此可采用NdFeB等材料的高性能永磁體，從而可獲得高氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度與大電磁驅(qū)動(dòng)力；解決了現(xiàn)有技術(shù)方案中長(zhǎng)尺寸圓筒形磁軛難以加工，零件加工與裝配精度難以保證，強(qiáng)磁永磁體裝配困難等問題:可使長(zhǎng)氣隙內(nèi)主磁路的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布實(shí)現(xiàn)較高的均勻性指標(biāo)。這是本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)之一。
[0023](2)本發(fā)明采用磁軛安裝框可將長(zhǎng)中心磁軛以兩端支撐方式可靠安裝固定，裝配過程簡(jiǎn)單可靠，大大降低了裝配難度:解決了長(zhǎng)中心磁軛可靠安裝固定的問題。這是本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)之二。
[0024](3)本發(fā)明在與氣隙相鄰的中心磁軛表面，沿氣隙長(zhǎng)度方向周期性布置深溝槽形式的陣列式微結(jié)構(gòu)，理論與仿真分析及實(shí)驗(yàn)均表明，該方法可有效抑制電渦流的產(chǎn)生，大大降低渦流損耗的影響，既有效解決了渦流損耗帶來的熱擾動(dòng)和熱變形問題，又使電磁驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的實(shí)際性能指標(biāo)與理論設(shè)計(jì)結(jié)果具有較高的一致性，實(shí)現(xiàn)較高設(shè)計(jì)精度:解決了渦流損耗這一電磁振動(dòng)臺(tái)電磁驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難題。這是本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)之
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[0025](4)本發(fā)明將電磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)與靜壓氣浮導(dǎo)向技術(shù)有效融合，利用靜壓氣浮導(dǎo)軌無摩擦、無磨損、高運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度等特性，可同時(shí)