標準低頻振動，最大振幅為1.2m。其中，基座16的作用是提供振動校準臺的整體安裝基礎和框架。
[0049]電磁驅動結構13中，永磁管3是NdFeB材料的強磁永磁體，材料的剩磁強度為1.17T，矯頑力為890kA/m，永磁管3以粘接方式同軸裝配在筒形磁軛4的內表面，永磁管3內圓柱面磁極的極性為N極、外圓柱面磁極的極性為S極。中心磁軛2、筒形磁軛4、兩個端磁軛5均采用高磁導率電工純鐵材料DT4C制成，最大相對磁導率可達到12000，飽和磁通量為2.5T。中心磁軛2、永磁管3、筒形磁軛4、兩個端磁軛5、線圈骨架6同軸裝配。中心磁軛2和永磁管3之間被氣隙7分隔開，氣隙7厚度為15_，其中形成高均勾度的磁感應強度分布。兩個端磁軛5分別與中心磁軛2和筒形磁軛4的兩端采用導磁材料的螺釘剛性連接，從而構成閉合磁軛結構。本實施例中，永磁管3、筒形磁軛4側壁上沿長度方向設有兩條剖縫20，2條剖縫20對徑分布。
[0050]靜壓氣浮導軌14通過兩個支撐件21以兩端支撐的方式固定在基座16上，導軌23的軸線與電磁驅動結構13的軸線互相平行。導軌23為T型導軌，長度為2米，滑套24可滑動地套裝在導軌23上，二者之間通過靜壓氣浮作用互相潤滑與承載。工作臺15采用螺釘固定在滑套24的上表面，滑套24通過滑套連接件25與線圈骨架6上的翅板19采用螺釘剛性連接。
[0051]本實施例中，永磁管勵磁所形成的主磁路的磁力線所經過的路徑如圖4所示。磁力線從永磁管3的N極出發(fā)，依次經過中心磁軛2、端磁軛5、筒形磁軛4，然后回到永磁管3的S極，形成閉合磁路11。
[0052]線圈骨架6采用99氧化鋁陶瓷制成，整體為圓筒形，其內徑比中心磁軛2的外徑大，可滑動地套裝在中心磁軛2上。工作線圈8是采用絕緣銅漆包線在線圈骨架6外表面纏繞形成，其整體也成圓筒形，厚度為5_，所通最大電流密度為5A/mm2。電磁振動臺電磁驅動結構裝配完成后，線圈骨架6和工作線圈8位于氣隙7中。電磁振動臺工作時，控制信號經功率放大器放大后，輸出有效值最高達幾十A的功率電流加載到工作線圈8中，根據電磁場理論，磁場中通電的工作線圈8受到水平方向洛倫茲力作用，從而輸出精密可控的電磁驅動力。通過控制所通電流的大小和方向可以精密控制電磁驅動力的大小和方向?？刂菩盘柸绻捎脴藴收译娦盘?，工作線圈8與線圈骨架6將在電磁驅動力作用下沿軸向產生標準低頻正弦振動。
[0053]圖5、圖6給出永磁管3的一個實施例。本實施例中，永磁管3的側壁上沿長度方向設有2條剖縫20，2條剖縫20對徑分布，因此永磁管3被剖縫20分成上、下兩部分，上、下兩部分均是采用多個小塊永磁體(磁瓦)、以粘接的方式拼接構成。構成永磁管3的小塊永磁體的磁極布置方式如圖5所示，永磁管3內圓柱面磁極的極性均為N極、外圓柱面磁極的極性均為S極。
[0054]下面結合圖7和圖9給出中心磁軛外圓柱面上深溝槽的一個實施例。圖7是中心磁軛2、永磁管3、筒形磁軛4的局部放大圖。深溝槽18分布在與氣隙相鄰的中心磁軛2的外圓柱面上，圖中深溝槽沿中心磁軛2的圓周方向加工，并沿氣隙7的長度方向周期性排列。本實施例中，深溝槽18為矩形溝槽，其寬度為1mm，深入中心磁軛2表面的深度為10mm，相鄰的兩個深溝槽18之間的距離為10mm。理論與仿真分析及實驗結果表明，本發(fā)明中深溝槽形式的陣列式微結構可有效抑制電渦流的產生，顯著降低渦流損耗。
[0055]下面結合圖8給出中心磁軛外圓柱面上深溝槽的另一個實施例。圖8也是中心磁軛2、永磁管3、筒形磁軛4的局部放大圖。本實施例中，深溝槽18為齒形溝槽，其齒根寬度為1mm，齒尖深入中心磁軛2表面的深度為10mm，相鄰的兩個深溝槽18之間的距離為10mm。
[0056]下面結合圖10、圖11給出磁軛安裝套的一個實施例。要使線圈骨架6和工作線圈8套裝在中心磁軛2上且具有較長的行程，長尺寸中心磁軛2必須以兩端支撐的方式進行安裝固定。本實施例中，磁軛安裝套9采用陶瓷材料制成，整體為圓筒形，兩個磁軛安裝套9套裝在中心磁軛2的兩端并通過螺釘與中心磁軛2剛性連接，兩個磁軛安裝套9上有螺紋孔，通過螺釘與筒形磁軛4和端磁軛5剛性連接。
[0057]圖12給出了線圈骨架的一個實施例。本實施例中，線圈骨架6采用99氧化鋁陶瓷材料，整體為圓筒形，壁厚為5_，線圈骨架6可滑動地套裝在中心磁軛2上。工作線圈8均勻密繞在線圈骨架6上，線圈骨架6的兩端加工有小凸臺，用于防止工作線圈8脫落。本實施例中，線圈骨架6兩端對徑分布4個翅板19，翅板19從永磁管3、筒形磁軛4側壁上的兩條剖縫15中伸出，線圈骨架6通過翅板19與滑套連接件25、進而與滑套24剛性連接。實際實施過程中，線圈骨架6的壁上可以設置密布小圓孔等形式的減重孔，用于減輕線圈骨架6的重量，減小振動校準臺的動載荷。
【主權項】
1.一種長永磁管向心勵磁的圓柱形封閉磁場式低頻振動校準臺，由基座(16)、電磁驅動結構(13)、靜壓氣浮導軌(14)和工作臺(15)構成，電磁驅動結構(13)和靜壓氣浮導軌(14)以軸線平行的方式安裝在基座(16)上，工作臺(15)安裝在靜壓氣浮導軌(14)中滑套(24)的上表面，其特征在于:所述基座(16)由底板(17)和支撐件(21)構成，兩個支撐件(21)對稱安裝在底板(17)的兩端，電磁驅動結構(13)的兩端與兩個支撐件(21)剛性連接，靜壓氣浮導軌(14)通過兩個支撐件(21)以兩端支撐的方式固定；靜壓氣浮導軌(14)由導軌(23)、滑套(24)和滑套連接件(25)構成，滑套(24)可滑動地套裝在導軌(23)上且通過靜壓氣浮作用相互潤滑與支撐，滑套(24)通過滑套連接件(25)與電磁驅動結構(13)中線圈骨架(6)的翅板(19)剛性連接；電磁驅動結構(13)由圓柱形的中心磁軛(2)、端磁軛(5)和圓筒形的永磁管(3)、筒形磁軛(4)、線圈骨架(6)構成，整體成軸對稱結構，中心磁軛(2)、永磁管(3)、筒形磁軛(4)、端磁軛(5)、線圈骨架(6)的軸線在一條直線上，中心磁軛⑵同軸裝配在筒形磁軛⑷內部，兩個端磁軛(5)分別與筒形磁軛⑷的兩端剛性連接、同時分別與中心磁軛⑵的兩端剛性連接，永磁管⑶的長度小于筒形磁軛⑷的長度、并以粘接方式同軸裝配在筒形磁軛(4)的內表面，永磁管(3)與中心磁軛(2)之間通過氣隙(7)分隔開，永磁管(3)內表面磁極的極性相同，線圈骨架(6)可滑動地套裝在中心磁軛⑵上而位于氣隙(7)中，線圈骨架(6)上繞有工作線圈(8)，工作線圈⑶中通以精密可控的驅動電流，永磁管(3)、筒形磁軛(4)的側壁沿長度方向設有剖縫(20)，線圈骨架(6)的兩端設有翅板(19)，翅板(19)從剖縫(20)中伸出，中心磁軛(2)的外圓柱面上設有深溝槽(13)形式的陣列式微結構，深溝槽(13)沿氣隙(7)的長度方向周期性布置。
2.根據權利要求1所述的長永磁管向心勵磁的圓柱形封閉磁場式低頻振動校準臺，其特征在于:所述中心磁軛(2)的安裝方式是采用兩個圓筒形、不導磁材料的磁軛安裝套(9)，將兩個磁軛安裝套(9)套裝在中心磁軛(2)的兩端且與中心磁軛(2)剛性連接，通過固定磁軛安裝套(9)將中心磁軛(2)以兩端支撐的方式固定。
3.根據權利要求1或2所述的長永磁管向心勵磁的圓柱形封閉磁場式低頻振動校準臺，其特征在于:所述剖縫(20)的數目為2條，且在永磁管(3)、筒形磁軛(4)的側壁上對徑分布。
4.根據權利要求1或2所述的長永磁管向心勵磁的圓柱形封閉磁場式低頻振動校準臺，其特征在于:所述永磁管(3)是采用多個小塊永磁體、以粘接的方式拼接構成。
5.根據權利要求1或2所述的長永磁管向心勵磁的圓柱形封閉磁場式低頻振動校準臺，其特征在于:所述線圈骨架￠)的材料為陶瓷、花崗巖、玻璃鋼或硬質塑料。
6.根據權利要求2所述的長永磁管向心勵磁的圓柱形封閉磁場式低頻振動校準臺，其特征在于:所述磁軛安裝套(10)的材料為陶瓷、花崗巖、玻璃鋼或鋁合金。
【專利摘要】長永磁管向心勵磁的圓柱形封閉磁場式低頻振動校準臺屬于振動計量技術領域；提出一種圓柱形封閉式磁場結構設計，永磁管以粘接方式同軸裝配在長圓筒形外磁軛內部進行勵磁，永磁管內表面磁極的極性相同，通過磁軛構成閉合磁路，在氣隙中產生高均勻度的磁場分布，與氣隙相鄰的中心磁軛表面設有深溝槽形式的陣列式微結構，可有效抑制渦流損耗，與靜壓氣浮導向技術有機融合設計，同時獲得突出的電磁驅動力學性能和高運動導向精度；本發(fā)明可兼顧大行程、大推力、線性電磁驅動力特性和高運動導向精度，為低頻/超低頻振動校準提供一種高精度、大行程的高性能低頻振動校準臺技術方案。
【IPC分類】B06B1-04, G01M7-02
【公開號】CN104849008
【申請?zhí)枴緾N201510235814
【發(fā)明人】譚久彬, 吳劍威, 崔俊寧
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月8日