永磁磁路裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種永磁磁路裝置，包括外導(dǎo)磁體、內(nèi)導(dǎo)磁體和稀土永磁體，所述外導(dǎo)磁體內(nèi)部設(shè)有容置腔，所述稀土永磁體粘接于容置腔底部,所述內(nèi)導(dǎo)磁體粘接于所述稀土永磁體頂部；本實(shí)用新型利用導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動產(chǎn)生電渦流效應(yīng)的基本原理，將電渦流阻尼與電磁力平衡反饋相結(jié)合；具有阻尼系數(shù)大、非接觸、無機(jī)械摩擦和磨損、無須潤滑、維護(hù)方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，可以極大的提高儀器精度，滿足快速高效大范圍海洋重力測量。
【專利說明】
永磁磁路裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及磁流變阻尼技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種永磁磁路裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋重力儀工作時，外部動態(tài)環(huán)境的變化對觀測結(jié)果的影響，是海洋重力儀測量的主要誤差源。測量船在實(shí)施海洋重力測量時，六個自由度上都有可能產(chǎn)生運(yùn)動，進(jìn)而產(chǎn)生擾動加速度，這其中垂直方向的擾動加速度對海洋重力測量的影響最大。這種擾動加速度數(shù)值是待測重力變化值的105?106倍，和需要測量的重力加速度混雜在一起，給海洋重力測量帶來很大的困難，并產(chǎn)生很大的觀測誤差。所以海洋重力儀在海洋動態(tài)環(huán)境下實(shí)施測量的前提，就是采取各種措施消除測量船在各個自由度的運(yùn)動、特別是垂直方向運(yùn)動對重力測量的影響，盡最大努力削弱動態(tài)環(huán)境變化對海洋重力測量產(chǎn)生干擾這一最大誤差源。
[0003]由于垂直擾動加速度具有周期性的特點(diǎn)，而且其周期遠(yuǎn)比重力加速度小，所以海洋重力儀一般都對采樣質(zhì)量施加強(qiáng)阻尼，把由垂直擾動加速度引起的采樣質(zhì)量的位移進(jìn)行大幅度的壓縮，然后再用數(shù)字濾波把剩余部分完全消除掉。海洋重力儀經(jīng)過強(qiáng)阻尼處理后，對高頻的垂直擾動加速度反映非常遲鈍，垂直擾動對重力儀的影響可以減小到10—6，甚至更小，而對變化比較緩慢、頻率很低的實(shí)際重力變化卻非常敏感。此外由于采樣質(zhì)量的運(yùn)動幅度被大幅度的壓縮，大大減小了機(jī)械結(jié)構(gòu)、電容傳感器以及零長彈簧技術(shù)不夠完善而產(chǎn)生的非線性誤差；同時還消除了垂直加速度的高次效應(yīng)。因此，先進(jìn)的阻尼技術(shù)是海洋重力儀能夠在復(fù)雜的海洋動態(tài)環(huán)境下實(shí)施高精度快速測量的重要保證。
[0004]有一種重力儀中應(yīng)用的是空氣阻尼器，這種儀器采用了斜拉擺桿式彈性系統(tǒng)，動力系數(shù)小，無需過大的阻尼系數(shù)即可滿足動態(tài)測量要求。擺桿處于一對空氣阻尼器中間，可以在垂直與水平方向都提供阻尼。當(dāng)受到外部垂直擾動加速度影響時，擺桿帶動阻尼器中活塞上下運(yùn)動壓縮空氣，從而產(chǎn)生較大阻尼將垂直擾動加速度的幅值壓縮到設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。但是空氣阻尼器具有很多的局限性，無法得到大的阻尼系數(shù)，對垂直擾動的衰減幅度有限，而且由于空氣的可壓縮性，當(dāng)測量系統(tǒng)的振動周期較短時，空氣阻尼器的工作就好像一個附加的彈簧，不但沒有阻礙垂直方向活塞運(yùn)動的作用，反而還會增強(qiáng)這種垂直活塞運(yùn)動，弓丨起更大的擾動誤差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種永磁磁路裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本實(shí)用新型提供的永磁磁路裝置，包括外導(dǎo)磁體、內(nèi)導(dǎo)磁體和稀土永磁體，所述外導(dǎo)磁體內(nèi)部設(shè)有容置腔，所述稀土永磁體粘接于容置腔底部，所述內(nèi)導(dǎo)磁體粘接于所述稀土永磁體頂部。
[0008]進(jìn)一步的，所述外導(dǎo)磁體為圓柱狀結(jié)構(gòu)。
[0009]進(jìn)一步的，所述內(nèi)外導(dǎo)磁體為軟磁材料制成，所述軟磁材料為鐵鎳軟磁合金。[00?0]進(jìn)一步的，稀土永磁體為稀土鈷永磁材料或釹鐵硼稀土永磁材料。
[0011]進(jìn)一步的，所述容置腔自上之下分為相連通的第一容置腔和第二容置腔。
[0012]進(jìn)一步的，所述稀土永磁體安裝在第二容置腔內(nèi)。
[0013]進(jìn)一步的，所述內(nèi)導(dǎo)磁體安裝在第一容置腔內(nèi)。
[0014]進(jìn)一步的，所述第二容置腔的直徑為60.6_，高度為30_。
[0015]進(jìn)一步的，所述第一容置腔的高度為20mm。
[0016]進(jìn)一步的，所述內(nèi)導(dǎo)磁體的直徑為40.6mm。
[0017]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)勢:
[0018]I)本產(chǎn)品具有很高的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)矯頑力，剩磁強(qiáng)度(Br)達(dá)到0.85-1.15T，接近鋁鎳鈷永磁材料的水平，矯頑力He高達(dá)480—800kA/m，大約是鐵氧體的3倍，從而可以用較小的磁極尺寸產(chǎn)生足夠的氣隙磁場。
[0019]2)具有很大的最大磁能積，最大磁能積(BH)max己達(dá)到200-250kJ/m3，分別相當(dāng)于鋁鎳鉆的3-5倍和鐵氧體的5-10倍。
[0020]3)可逆溫度系數(shù)小，遠(yuǎn)低于鐵氧體的剩磁溫度系數(shù)，接近鋁鎳鈷的水平，為_
0.03%/°C左右，居里溫度高，一般為710-880°C，因此稀土鈷永磁材料磁性能的溫度穩(wěn)定性也很好。
[0021 ] 4)用這種材料構(gòu)成磁路后可以不進(jìn)行工作穩(wěn)定性處理，從而大大提高稀土永磁體的利用程度。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0024]圖2為本用新型提供的電磁阻尼器平衡反饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為圖2中的局部放大圖1;
[0026]圖4為本實(shí)用新型電磁力平衡反饋裝置的線路圖。
[0027]附圖標(biāo)記:
[0028]1-外殼；2-采樣質(zhì)量塊；3-絲狀連接件；
[0029]4-檢測彈簧；5-電渦流板；6-筒狀骨架；
[0030]7-載流線圈；8-柱狀連接件；9-磁體安裝筒；
[0031]10-磁路裝置；11-差分電容器；101-外導(dǎo)磁體；
[0032]102-內(nèi)導(dǎo)磁體；103-稀土永磁體；104-容置腔；
[0033]105-第一容置腔； 106-第二容置腔；111-電容定極板；
[0034]112-電容動極板； 12-電磁力平衡反饋裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0036]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0037 ] 請參照圖1，本實(shí)用新型公開的一種永磁磁路裝置1，包括外導(dǎo)磁體101、內(nèi)導(dǎo)磁體102和稀土永磁體103，所述外導(dǎo)磁體101內(nèi)部設(shè)有容置腔104，所述稀土永磁體103粘接于容置腔104底部，所述內(nèi)導(dǎo)磁體102粘接于所述稀土永磁體103頂部;優(yōu)選地，所使用的粘接劑采用環(huán)氧樹脂材料。
[0038]優(yōu)選地，所述外導(dǎo)磁體101為圓柱狀結(jié)構(gòu)，外導(dǎo)磁體內(nèi)部的容置腔103自上之下分為相連通的第一容置腔105和第二容置腔106，并且第一容置腔105的直徑小于第二容置腔106的直徑。
[0039]本實(shí)施例中，所述第二容置腔106的直徑為60.6mm，高度為30mm。所述第一容置腔105的高度為20mm，所述內(nèi)導(dǎo)磁體102的直徑為40.6_。
[0040]所述稀土永磁體103安裝在第二容置腔106內(nèi)，所述內(nèi)導(dǎo)磁體102安裝在第一容置腔105內(nèi)。
[0041]優(yōu)選地，所述內(nèi)、外導(dǎo)磁體均采用軟磁材料制成，所述軟磁材料優(yōu)選為鐵鎳軟磁合金。所述稀土永磁體優(yōu)選為稀土鈷永磁材料或釹鐵硼稀土永磁材料。
[0042]磁路作為電磁阻尼的主要執(zhí)行元件，精確、穩(wěn)定的電磁力的產(chǎn)生有賴于高度穩(wěn)定的均勻磁場。阻尼系統(tǒng)的氣隙磁場由永磁體產(chǎn)生，其特性與永磁材料的性能、磁路結(jié)構(gòu)與參數(shù)、永磁體工作點(diǎn)設(shè)置與穩(wěn)定性等密切相關(guān)。稀土永磁體由于具有很高的矯頑力、很高的磁能積、退磁曲線拐點(diǎn)低，滿足磁路設(shè)計(jì)的要求。
[0043]稀土鈷永磁材料是由不同的稀土族元素和鈷組成的金屬間化合物。其主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在:
[0044]I)具有很高的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)矯頑力，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br達(dá)到0.85-1.15T，接近鋁鎳鈷永磁材料的水平，矯頑力He高達(dá)480-800kA/m，大約是鐵氧體的3倍，從而可以用較小的磁極尺寸產(chǎn)生足夠的氣隙磁場。
[0045]2)具有很大的最大磁能積，最大磁能積(BH)max己達(dá)到200-250kJ/m3，分別相當(dāng)于鋁鎳鉆的3-5倍和鐵氧體的5-10倍。
[0046]3)可逆溫度系數(shù)小，遠(yuǎn)低于鐵氧體的剩磁溫度系數(shù)，接近鋁鎳鈷的水平，為_
0.03%/°C左右，居里溫度高，一般為710-880°C，因此稀土鈷永磁材料磁性能的溫度穩(wěn)定性也很好。
[0047]4)去磁曲線基本上是一條直線，回復(fù)線與去磁曲線基本重合，用這種材料構(gòu)成磁路后可以不進(jìn)行工作穩(wěn)定性處理，從而大大提高稀土永磁體的利用程度。
[0048]因此，稀十鈷永磁材料各方面的性能都比較優(yōu)良，非常適合用于電磁阻尼的磁路設(shè)計(jì)制造。
[0049]本實(shí)用新型還提供了一種利用上述永磁磁路裝置制造的電磁阻尼器平衡反饋系統(tǒng)，其包括電渦流阻尼器和電磁力平衡反饋裝置；
[0050]請參照圖1-圖3;所述電渦流阻尼器包括圓筒狀的外殼I，以及安裝于所述外殼I中的:
[0051 ]具有空腔的采樣質(zhì)量塊2，本實(shí)施例中，所述采樣質(zhì)量塊2設(shè)置為管狀，采樣質(zhì)量塊2由鈦合金材料制作，鈦合金具有很高的強(qiáng)度，后期應(yīng)力釋放小，不易發(fā)生形變，可以提高差分電容器的長期穩(wěn)定性，對于精密測量，極微小的應(yīng)力釋放也會引起電容測微的漂移。此夕卜，應(yīng)用鈦合金的高強(qiáng)度特性，可以將電渦流板5下方載流線圈7環(huán)繞的那部分加工的很薄，這樣就可以把磁路的氣隙間距做的很小，增加流過載流線圈的磁通量，產(chǎn)生更大的電磁力。所述采樣質(zhì)量塊2的外表面鍍有磁屏蔽層。
[0052]所述采樣質(zhì)量塊2通過絲狀連接件3與所述外殼I的內(nèi)壁相連;上述的連接方式可以采用兩種技術(shù)方案:本實(shí)施例中優(yōu)選的一種技術(shù)方案為:
[0053]將三條所述絲狀連接件3設(shè)置為一組，總共設(shè)置為兩組，每組的三條所述絲狀連接件3之間均呈120度均勻分布于所述采樣質(zhì)量塊2的周向表面。優(yōu)選地，三條絲狀連接件在水平方向上以120度沿管狀的采樣質(zhì)量塊2的外表面切向進(jìn)行安裝。
[0054]另一種安裝方案為:共設(shè)置三組5根絲狀連接件3，上下各兩根，也是水平方向沿采樣質(zhì)量塊外表面切向安裝，同時在管狀的采樣質(zhì)量塊中間再安裝一根絲狀連接件，與上、下絲狀連接件呈120度夾角。
[0055]本實(shí)施優(yōu)選上述兩種技術(shù)方案進(jìn)行安裝，主要是考慮到絲狀連接件3數(shù)量過多會增加垂直方向的應(yīng)力，降低彈性系統(tǒng)的靈敏度;而絲狀連接件過少(只設(shè)置一組)又會影響到受力的平衡問題。
[0056]優(yōu)選地，所述絲狀連接件3上還設(shè)有用于抵消拉力的扭矩彈簧。
[0057]優(yōu)選地，所述絲狀連接件3的兩端分別通過固裝在采樣質(zhì)量塊2和殼體上的夾持裝置進(jìn)行固定，所述夾持裝置包括螺接在一起的一對金屬片。這種固定方式可以避免絲狀連接件被折彎，或者收到其他損傷，以減少絲狀連接件的應(yīng)力釋放。
[0058]還包括檢測彈簧4，所述檢測彈簧4的頂端與所述外殼I的頂部相連，檢測彈簧4的底端伸入于所述采樣質(zhì)量塊2中的空腔，且與所述采樣質(zhì)量塊2相連;檢測彈簧4可沿其軸線自由壓縮或拉伸。
[0059]還包括電渦流板5，電渦流板5的材料可以選用銅、鋁或銀等金屬材料;所述電渦流板5的頂部與所述采樣質(zhì)量塊2的底部相連，電渦流板5的底部連接有筒狀骨架6，所述筒狀骨架6上纏繞有載流線圈7;
[0060]還包括柱狀連接件8，所述柱狀連接件8設(shè)置于所述采樣質(zhì)量塊2的空腔底端，所述檢測彈簧4通過柱狀連接件8與所述采樣質(zhì)量塊2相連;所述柱狀連接件8的底端固接有磁體安裝筒9，所述磁體安裝筒9內(nèi)置于筒狀骨架6內(nèi)部。
[0061]還包括本實(shí)用新型公開的永磁磁路裝置10，所述電渦流板5的底部和所述筒狀骨架6均位于所述永磁磁路裝置10中。
[0062 ] 所述永磁磁路裝置1包括外導(dǎo)磁體11、內(nèi)導(dǎo)磁體102和稀土永磁體103，所述外導(dǎo)磁體101內(nèi)部設(shè)有容置腔104，所述電渦流板5、筒狀骨架6和磁體安裝筒9均置于所述容置腔104內(nèi)，所述內(nèi)導(dǎo)磁體102安裝于所述磁體安裝筒9內(nèi)，所述稀土永磁體103兩端分別與內(nèi)導(dǎo)磁體102和容置腔104連接。
[0063]具體的，外導(dǎo)磁體內(nèi)部的容置腔103自上之下分為相連通的第一容置腔105和第二容置腔106，并且第一容置腔105的直徑小于第二容置腔106的直徑;所述稀土永磁體103安裝在第二容置腔106內(nèi)，所述電渦流板5、筒狀骨架6和磁體安裝筒9均置于所述第一容置腔105 內(nèi)。
[0064]磁路裝置10作為電磁阻尼的主要執(zhí)行元件，精確、穩(wěn)定的電磁力的產(chǎn)生有賴于高度穩(wěn)定的均勻磁場。本系統(tǒng)的氣隙磁場由稀土永磁體103產(chǎn)生，其特性與永磁材料的性能、磁路結(jié)構(gòu)與參數(shù)、稀土永磁體工作點(diǎn)設(shè)置與穩(wěn)定性等密切相關(guān)。稀土永磁體103由于具有很高的矯頑力、很高的磁能積、退磁曲線拐點(diǎn)低，滿足磁路設(shè)計(jì)的要求。稀土鈷永磁材料是由不同的稀土族元素和鈷組成的金屬間化合物。稀土元素主要指化學(xué)元素周期表中原子序數(shù)從57到Π的15種元素。它們和過渡金屬(如Fe、Co、Ni等)可以形成多種金屬間化合物，其中稀土金屬與鈷形成的XCo(X代表稀土元素)型化合物具有很高的晶體各向異性和飽和磁化強(qiáng)度，并具有很高的居里點(diǎn)，可以制成性能優(yōu)異的永磁材料。其中內(nèi)、外導(dǎo)磁體101可以選擇軟磁材料，軟磁材料磁阻很小可忽略不計(jì)。
[0065]由于磁路設(shè)計(jì)中的漏磁場分布相當(dāng)復(fù)雜，要進(jìn)行精確的計(jì)算還比較困難。但是以“路”代“場”的計(jì)算方法是一個比較好而又簡單的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。在具體設(shè)計(jì)過程中往往采用試探法。通過一些假設(shè)，簡化一些關(guān)系，采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式，初定一些尺寸和數(shù)據(jù)后，進(jìn)行計(jì)算，前后比較，看其初定尺寸與數(shù)據(jù)是否合適，以確定磁路的各項(xiàng)參數(shù)。
[0066]實(shí)際磁路中總存在著退磁因素，例如線圈反應(yīng)去磁磁勢等，磁路中的稀土永磁體不是工作于Br點(diǎn)，而是工作于退磁曲線上的某一點(diǎn)，這一點(diǎn)稱為稀土永磁體的工作點(diǎn)。此工作點(diǎn)位置，在空載時主要決定于外磁路特性，在負(fù)載時還與線圈反應(yīng)的去磁作用有關(guān)，本系統(tǒng)中，電負(fù)荷非常小，線圈的去磁作用影響不大，幾乎可以忽略不計(jì)。因此，其工作點(diǎn)主要決定于磁路特性。稀土永磁體的工作點(diǎn)不但要處在空載特性曲線上，而且要處在永久稀土永磁體的去磁曲線上，因此，兩條曲線的交點(diǎn)即為稀土永磁體工作點(diǎn)。根據(jù)計(jì)算所得系數(shù)和廠家提供的永久稀土永磁體B-H參數(shù)可以作出兩條曲線，得到稀土永磁體工作點(diǎn)。
[0067 ]由求得的稀土永磁體工作點(diǎn)可進(jìn)一步求出氣隙磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，看其是否滿足要求，同時校核稀土永磁體工作點(diǎn)是否在最佳工作點(diǎn)附近，并進(jìn)行反復(fù)調(diào)整。經(jīng)過反復(fù)計(jì)算校核，選用稀土鈷永磁材料XG160/120。
[0068]采樣質(zhì)量塊2下端的電渦流板5和所述筒狀骨架6均位于所述磁路裝置10中，并置于強(qiáng)磁場中。當(dāng)采樣質(zhì)量塊2受到垂直擾動加速度(艦船引起的)干擾時會帶動電渦流板5在磁場中上下運(yùn)動，圓柱形電渦流板5內(nèi)部的磁通發(fā)生變化，從而在電渦流板5內(nèi)形成強(qiáng)大的電渦流，繼而產(chǎn)生一個反向的洛倫茲力，產(chǎn)生阻尼力阻礙采樣質(zhì)量塊2運(yùn)動，通過合理設(shè)計(jì)這部分阻尼可以壓縮垂直擾動10—3。在此過程中，由于電渦流板5的電阻特性，電渦流轉(zhuǎn)化為焦耳熱釋放。
[0069]本實(shí)用新型還包括差分電容器11，所述差分電容器11安裝于外殼I上并與采樣質(zhì)量塊2相連，所述差分電容器11用于檢測采樣質(zhì)量塊2產(chǎn)生的位移并轉(zhuǎn)化為位移量信號輸入至電磁力平衡反饋裝置；
[0070]優(yōu)選地，所述差分電容器11包括兩個電容定極板111和一個電容動極板112，所述電容定極板111與所述外殼I相連，所述電容動極板112與所述采樣質(zhì)量塊2相連，且所述電容動極板112位于兩個所述電容定極板111之間。載體(艦船)運(yùn)動造成檢測彈簧4收縮或拉伸，檢測彈簧拉伸或收縮會引起采樣質(zhì)量塊2上下位移，則固定在采樣質(zhì)量塊2上的電容片亦會產(chǎn)生位移，會引起差分電容器變化，使差分電容器輸出電信號，差分電容器輸出的電信號經(jīng)過電磁力平衡反饋裝置，傳遞到載流線圈7上，載流線圈在電流作用下會形成電磁力(安培力)，與稀土永磁體103的磁場相斥，繼而產(chǎn)生阻尼抵消載體運(yùn)動引起的彈簧拉伸或收縮。
[0071]請參照圖4;本實(shí)用新型采用的電磁力平衡反饋裝置12包括電壓轉(zhuǎn)換模塊(附圖中表示為A3)、電流轉(zhuǎn)換模塊(附圖中表示為A4)和負(fù)反饋模塊(附圖中表示為A5)，采樣質(zhì)量塊2產(chǎn)生的位移經(jīng)差分電容器11檢測后，將位移量信號輸入至電壓轉(zhuǎn)換模塊，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊將所述位移量信號轉(zhuǎn)換為反應(yīng)所述采樣質(zhì)量塊2位移大小的電壓信號，所述電流轉(zhuǎn)換模塊接收所述電壓信號并轉(zhuǎn)換為電流信號，所述電信號經(jīng)負(fù)反饋模塊穩(wěn)流后由電流轉(zhuǎn)換模塊輸出至載流線圈7上，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的電磁力以抵消掉擾動加速度。
[0072]電磁力平衡反饋裝置將擺體位移轉(zhuǎn)換成對流反饋到載流線圈7上，載流線圈7位于恒磁場中，當(dāng)其中有電流流過時，便產(chǎn)生電磁力來抵消垂直擾動，平衡重力加速度輸入。
[0073]優(yōu)選地，將反饋系數(shù)設(shè)置為K=1000mgal/V，則當(dāng)差分電容器輸出電壓為IV時，所需要產(chǎn)生的電磁力為:
[0074]F=ma = 0.033 X 1000 X I O—5 = 0.33 X 10—3N (式 I)
[0075]其中，m為采樣質(zhì)量塊，為33克，其根據(jù)彈簧剛度及彈性系統(tǒng)要求綜合考量;a為垂直擾加動速度，為1000 X 10-5m.s—2，根據(jù)海浪大小設(shè)置，衰減10—3;線圈采用0.07mm銅質(zhì)漆包線繞制方法，則線圈中流過的電流為:
[0076]I=F/BL = 0.165mA (式 2)
[0077]其中，F(xiàn)為電磁力，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，4000高斯;L為線圈長度，100米，根據(jù)上述參數(shù)綜合考量;稀土永磁體的材質(zhì)及尺寸確定后，磁場強(qiáng)度已確定。
[0078]本實(shí)用新型中的電磁力平衡反饋裝置(即反饋控制電路)主要由兩部分組成:
[0079]第一部分以電壓轉(zhuǎn)換模塊(A3)為核心;擾動加速度引起檢測彈簧4拉伸收縮，使采樣質(zhì)量塊2產(chǎn)生位移，位移量經(jīng)差分電容器11檢測后，由電路的Vi端輸入，再由電壓轉(zhuǎn)換模塊(A3)為核心的處理單元將此位移量轉(zhuǎn)換為電壓信號，此電壓信號的大小即反映了采樣質(zhì)量位移的大小。如果將此信號直接反饋到載流線圈7，則需要考慮載流線圈7長度，阻值，磁場強(qiáng)度，差分電容檢測以及其它電路的阻抗匹配問題，阻抗匹配誤差會增加反饋電流的誤差，降低控制精度，進(jìn)而影響力平衡量，使得反饋電磁力不能精確衰減擾動加速度。采用電壓、電流變換驅(qū)動載流線圈7，則可以很好的解決這一問題。
[0080]該裝置的第二部分以電流轉(zhuǎn)換模塊(A4)和負(fù)反饋模塊(A5)兩個處理模塊為核心，完成電壓電流的轉(zhuǎn)換。第一部分的電壓信號由電壓轉(zhuǎn)換模塊(A3)的OUT端口輸出，經(jīng)由電阻RlO接入到電流轉(zhuǎn)換模塊(A4)，用電阻符號Ri表示載流線圈7，負(fù)反饋模塊模塊(A5)起到電流負(fù)反饋的作用，能夠進(jìn)一步穩(wěn)定電流轉(zhuǎn)換模塊(A4)轉(zhuǎn)換輸出的電流信號，此電流信號由電流轉(zhuǎn)換模塊(A4)的VO端輸出，經(jīng)由精密電阻Rl 2，加載到載流線圈Ri上，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的電磁力。由于加載到線圈Ri上的電流完全由電路第二部分根據(jù)第一部分輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換電流進(jìn)行控制，而與線圈本身阻值、長度、匝數(shù)無關(guān)，所以可以靈活地改變線圈的材料參數(shù)或者繞制方法，例如:繞制圈數(shù)、線圈長度、線徑大小、導(dǎo)線材料等等。擾動加速度增大，則采樣質(zhì)量塊位移增大，轉(zhuǎn)換加載到線圈的電流就會增大，產(chǎn)生更大的電磁力來抵消掉擾動加速度，電磁力隨擾動加速度變化，以起到阻尼的作用。其中，電路圖中所示的Rl-R4，RlO，R12分別表示為預(yù)設(shè)的電阻，C表示為預(yù)設(shè)的電容。
[0081]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸地連接，或一體地連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0082]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述各實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種永磁磁路裝置，其特征在于，包括外導(dǎo)磁體、內(nèi)導(dǎo)磁體和稀土永磁體，所述外導(dǎo)磁體內(nèi)部設(shè)有容置腔，所述稀土永磁體粘接于容置腔底部，所述內(nèi)導(dǎo)磁體粘接于所述稀土永磁體頂部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁磁路裝置，其特征在于，所述外導(dǎo)磁體為圓柱狀結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁磁路裝置，其特征在于，所述內(nèi)外導(dǎo)磁體為軟磁材料制成，所述軟磁材料為鐵鎳軟磁合金。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁磁路裝置，其特征在于，稀土永磁體為稀土鈷永磁材料或釹鐵硼稀土永磁材料。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁磁路裝置，其特征在于，所述容置腔自上之下分為相連通的第一容置腔和第二容置腔。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的永磁磁路裝置，其特征在于，所述稀土永磁體安裝在第二容置腔內(nèi)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的永磁磁路裝置，其特征在于，所述內(nèi)導(dǎo)磁體安裝在第一容置腔內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的永磁磁路裝置，其特征在于，所述第二容置腔的直徑為60.6mm，高度為30mm。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的永磁磁路裝置，其特征在于，所述第一容置腔的高度為20mm。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的永磁磁路裝置，其特征在于，所述內(nèi)導(dǎo)磁體的直徑為40.6mm。
【文檔編號】G01V7/02GK205450307SQ201521126582
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月29日
【發(fā)明人】吳鵬飛, 汪龍, 鄒舟, 柳林濤
【申請人】中國科學(xué)院測量與地球物理研究所