一種低頻大位移角振動臺的制作方法
【專利摘要】低頻大位移角振動臺，包括外殼、工作臺面、帶動工作臺面旋轉(zhuǎn)的主軸、動圈組件、磁路組件、帶動磁路組件旋轉(zhuǎn)的電機(jī)及其閉環(huán)控制組件、電粘彈性反饋控制組件、空氣軸承和角位移傳感器；主軸與動圈組件固定連接，磁路組件通過連接件與電機(jī)轉(zhuǎn)子固定連接；動圈組件包括動圈基體和線圈，動圈基體與主軸固定連接；磁路組件包括導(dǎo)磁環(huán)、中心磁極以及磁鋼，由導(dǎo)磁環(huán)、中心磁極、磁鋼和氣隙形成閉合磁回路；中心磁極位于導(dǎo)磁環(huán)內(nèi)，導(dǎo)磁環(huán)與中心磁極同軸，磁鋼位于導(dǎo)磁環(huán)與中心磁極之間，磁鋼吸附于中心磁極上；動圈組件位于磁鋼和導(dǎo)磁環(huán)之間，動圈組件與導(dǎo)磁環(huán)同軸。本發(fā)明具有輸出波形失真度低，且輸出角位移大的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種低頻大位移角振動臺

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低頻大位移角振動臺，特別是一種用于角振動傳感器標(biāo)定的、可輸出低頻大位移振動的角振動臺。
技術(shù)背景
[0002]角振動臺不僅廣泛地用于標(biāo)定各式角振動(角位移、角速度、角加速度)傳感器的動態(tài)特性，還可用于對各種產(chǎn)品進(jìn)行角振動環(huán)境試驗(yàn)。
[0003]目前，角位移超過180°的大位移角振動臺一般采用基于無刷電動機(jī)的結(jié)構(gòu)。彭軍，何群，薛景鋒和孫浩于2005年第25卷第6期的《計(jì)測技術(shù)》雜志中發(fā)表了名為低頻標(biāo)準(zhǔn)角振動臺的論文。低頻角振動臺主要由機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)主要由主軸、臺面、空氣軸承、光柵和電機(jī)組成。被校傳感器安裝于臺面，電機(jī)作為驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動元件，空氣軸承利用氣膜產(chǎn)生的均化效應(yīng)，達(dá)到提高回轉(zhuǎn)精度，降低摩擦力的目的?？刂葡到y(tǒng)主要由力矩電機(jī)，控制器，放大電路組成。在控制器中設(shè)有電流回路、轉(zhuǎn)換回路、速度回路和位置回路來提高控制性能。利用計(jì)算機(jī)控制DAC產(chǎn)生不同頻率和幅值的電壓信號送給控制系統(tǒng)，驅(qū)動角振動臺產(chǎn)生一定頻率和振幅的正弦角運(yùn)動。測量系統(tǒng)以圓光柵測量的角運(yùn)動量作為進(jìn)行控制的反饋量，使用多通道數(shù)據(jù)采集模塊用于采集光柵和被校傳感器的電信號。最后信號處理系統(tǒng)根據(jù)圓光柵測量的角運(yùn)動量計(jì)算獲得被校傳感器的靈敏度和相移。該系統(tǒng)最大輸出角位移(單峰值)達(dá)到180°以上。
[0004]這種低頻角振動臺的缺點(diǎn)在于:這種角振動臺由于受電機(jī)本身齒槽效應(yīng)的影響導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩波動，即使采用無刷直流力矩電機(jī)也會對角振動臺的輸出波形產(chǎn)生不利影響。若采用有刷直流力矩電機(jī)，加上電機(jī)本身摩擦力的影響，將更加惡化角振動臺輸出的波形。
[0005]現(xiàn)在已有人提出了一種電磁驅(qū)動式角振動臺，雖然能夠改善由于電機(jī)作為驅(qū)動元件而引起的輸出波形失真，但是由于磁鋼的單個(gè)磁極角度不可能超過180°，因此無法使動圈組件在磁鋼單個(gè)磁極產(chǎn)生的磁場中輸出180°以上的角位移。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有的電機(jī)驅(qū)動式角振動臺雖然能輸出大角位移，但是輸出波形失真度大；而電磁驅(qū)動式角振動臺雖然能輸出波形失真度小，但是輸出的角位移小的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種輸出波形失真度低，且輸出角位移大的角振動臺。
[0007]—種低頻大位移角振動臺，包括外殼、工作臺面、帶動工作臺面旋轉(zhuǎn)的主軸、動圈組件、磁路組件、帶動磁路組件旋轉(zhuǎn)的電機(jī)及其閉環(huán)控制組件、電粘彈性反饋控制組件、空氣軸承和角位移傳感器；
其特征在于:主軸與動圈組件固定連接，磁路組件通過連接件與電機(jī)轉(zhuǎn)子固定連接；
動圈組件包括與主軸連接的動圈基體和纏繞在動圈基體上的線圈，動圈基體與主軸固定連接；
磁路組件包括導(dǎo)磁環(huán)、中心磁極以及磁鋼，并由導(dǎo)磁環(huán)、中心磁極、磁鋼和氣隙形成閉合磁回路；中心磁極位于導(dǎo)磁環(huán)內(nèi)，導(dǎo)磁環(huán)與中心磁極同軸，磁鋼位于導(dǎo)磁環(huán)與中心磁極之間，磁鋼吸附于中心磁極上；動圈組件位于磁鋼和導(dǎo)磁環(huán)之間，動圈組件與導(dǎo)磁環(huán)同軸。
[0008]角振動臺工作時(shí),開啟電機(jī),利用電機(jī)帶動磁路組件轉(zhuǎn)動,保證磁路組件與動圈組件同步轉(zhuǎn)動，此時(shí)動圈組件相對于磁路組件是靜止的；動圈組件中，線圈的有效導(dǎo)線始終在磁鋼覆蓋的磁場區(qū)域內(nèi)運(yùn)動，其中，有效導(dǎo)線是指位于磁場中的軸向?qū)Ь€；磁路組件與動圈組件同步運(yùn)動，有效導(dǎo)線始終處于磁鋼覆蓋的磁場區(qū)域內(nèi)，有效導(dǎo)線能夠連續(xù)地產(chǎn)生安培力，從而實(shí)現(xiàn)動圈組件輸出的角位移量超過180°，實(shí)現(xiàn)角振動臺的大位移輸出；動圈組件始終在單極磁場中運(yùn)動，避免了通過普通電機(jī)實(shí)現(xiàn)角振動時(shí)的換向轉(zhuǎn)矩脈動和電磁轉(zhuǎn)矩脈動，因此能輸出低失真度的運(yùn)動波形。
[0009]進(jìn)一步，連接件包括旋轉(zhuǎn)組件和連接環(huán)，旋轉(zhuǎn)組件包括固定于底座中央的芯軸和可轉(zhuǎn)動的安裝于芯軸上的轉(zhuǎn)體，芯軸與轉(zhuǎn)體之間設(shè)有滾動軸承。
[0010]芯軸起到定位作用，轉(zhuǎn)體繞著芯軸旋轉(zhuǎn)；電機(jī)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)體，連接環(huán)，中心磁極，磁鋼和導(dǎo)磁環(huán)形成一個(gè)同步轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)體；電機(jī)轉(zhuǎn)子作為動力源，帶動整個(gè)旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動。
[0011]導(dǎo)磁環(huán)的尺寸大于轉(zhuǎn)體的尺寸，因此，將連接環(huán)設(shè)置呈上大下小的形狀，如兩段式圓柱環(huán)；連接環(huán)的大端與導(dǎo)磁環(huán)固定，連接環(huán)的小端與轉(zhuǎn)體固定。
[0012]轉(zhuǎn)體包括與中心磁極固定的第一連接部，與電機(jī)轉(zhuǎn)子固定的第二連接部和與連接環(huán)固定的第三連接部；連接環(huán)一端與導(dǎo)磁環(huán)固定，另一端與第三連接部固定。
[0013]由于中心磁極、電機(jī)轉(zhuǎn)子和連接環(huán)的尺寸和位置不同，為了將中心磁極、電機(jī)轉(zhuǎn)子和連接環(huán)全部固定于一個(gè)轉(zhuǎn)體上，進(jìn)一步限定轉(zhuǎn)體的形狀和結(jié)構(gòu)為:轉(zhuǎn)體包括上圓柱環(huán)段、下圓柱環(huán)段和連接上圓柱環(huán)段與下圓柱環(huán)段的連接段，連接段成下大上小的圓錐形，上圓柱環(huán)段與中心磁極固定形成第一連接部，下圓柱環(huán)段的外壁上設(shè)有向外延伸的環(huán)形翼板，該環(huán)形翼板與電機(jī)轉(zhuǎn)子固定形成第二連接部，連接段上設(shè)有托持連接環(huán)的臺階，臺階面與連接環(huán)固定形成第三連接部，轉(zhuǎn)體一體成型。
[0014]進(jìn)一步，芯軸和轉(zhuǎn)體之間設(shè)有上滾動軸承和下滾動軸承，轉(zhuǎn)體的上圓柱環(huán)段的內(nèi)表面設(shè)有托持上滾動軸承外圈的上臺階，芯軸上設(shè)有壓緊上滾動軸承內(nèi)圈的圓螺母，圓螺母與上滾動軸承之間設(shè)有墊片，轉(zhuǎn)體的下圓柱環(huán)段的底部設(shè)有壓緊下滾動軸承外圈的下臺階，芯軸的底部設(shè)有托持下滾動軸承內(nèi)圈的托臺。
[0015]電機(jī)的角位移通過角位移傳感器進(jìn)行檢測，進(jìn)一步，連接環(huán)上設(shè)有第一圓光柵，壓板上設(shè)有第一讀數(shù)頭及其安裝架，第一圓光柵和第一讀數(shù)頭形成檢測電機(jī)運(yùn)動的第一角位移傳感器，壓板固定于電機(jī)支承座上，同時(shí)壓板壓在電機(jī)定子上起到固定電機(jī)定子的作用，壓板為一圓環(huán)形的連接板。
[0016]為了使電機(jī)在工作時(shí)及時(shí)散熱，進(jìn)一步限定，電機(jī)定子的外側(cè)面上開設(shè)有螺旋冷卻槽，電機(jī)定子與電機(jī)支承座圍成密封的螺旋冷卻腔，電機(jī)定子與電機(jī)支承座之間設(shè)有阻止冷卻液外泄的密封圈。螺旋冷卻腔的上端和下端分別設(shè)有上密封圈和下密封圈，分別容納密封圈的兩個(gè)密封槽開設(shè)于電機(jī)定子上，電機(jī)支承座上設(shè)有冷卻液進(jìn)入通道和冷卻液排出通道。
[0017]電粘彈性反饋組件包括第二角位移傳感器、反饋單元、信號發(fā)生器、減法器、PID控制器、功率放大器、角振動臺；第二角位移傳感器由第二讀數(shù)頭和第二圓光柵兩部分組成，第二圓光柵安裝在工作臺面上，第二讀數(shù)頭通過安裝架固定在空氣軸承的軸承座上；第二角位移傳感器用于檢測動圈組件和工作臺面輸出的角位移信號，該角位移信號被輸入到反饋單元，反饋單元將輸入的信號放大獲得第一輸出信號、并將輸入的信號先微分處理后再放大獲得第二輸出信號、再將第一輸出信號與第二輸出信號疊加獲得反饋單元輸出信號；反饋單元輸出信號與信號發(fā)生器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號經(jīng)減法器求差，得到偏差信號，接著偏差信號經(jīng)過PID調(diào)節(jié)器處理后輸出給功率放大器，驅(qū)動角振動臺運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)角振動臺轉(zhuǎn)動部件的電粘彈性反饋控制。
[0018]由于機(jī)械彈簧在大角位移時(shí)，存在非線性問題，嚴(yán)重影響了角振動臺輸出的角運(yùn)動量波形的失真度，而電粘彈性反饋控制組件相當(dāng)于一個(gè)剛度和阻尼系數(shù)線性可調(diào)節(jié)的彈簧，因此能改善和降低角振動臺輸出運(yùn)動量波形的失真度。
[0019]控制電機(jī)運(yùn)動的閉環(huán)控制組件由檢測動圈組件運(yùn)動的第二角位移傳感器、減法器、電機(jī)控制器、電機(jī)驅(qū)動器、電機(jī)和檢測電機(jī)角位移的第一角位移傳感器組成。其實(shí)現(xiàn)過程為:第一角位移傳感器檢測電機(jī)的角位移，將檢測到的角位移信號輸入給減法器，與第二角位移傳感器輸出的角位移信號進(jìn)行求差運(yùn)算，得到的偏差信號經(jīng)電機(jī)控制器處理后輸入給電機(jī)驅(qū)動器，然后驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣能保證動圈組件與電機(jī)帶動磁路組件同步轉(zhuǎn)動。
[0020]進(jìn)一步，空氣軸承包括軸承座和軸承本體，主軸套接于軸承本體內(nèi)，軸承本體套接于軸承座內(nèi)，軸承座與軸承本體固定，主軸底部設(shè)有與軸承本體配合的臺階；
軸承本體的外表面設(shè)有圓環(huán)形的進(jìn)氣凹槽，軸承座上設(shè)有與進(jìn)氣凹槽連通的進(jìn)氣孔，軸承本體上設(shè)有將氣體導(dǎo)向軸承本體與主軸之間的徑向?qū)饪?，將氣體導(dǎo)向軸承本體與工作臺面之間的上軸向?qū)饪缀蛯怏w導(dǎo)向軸承本體與主軸的臺階之間的下軸向?qū)饪?，徑向?qū)饪住⑸陷S向?qū)饪缀拖螺S向?qū)饪椎某鰵舛朔謩e設(shè)有節(jié)流孔，且沿圓周方向均勻分布。
[0021]進(jìn)氣孔、進(jìn)氣凹槽、徑向?qū)饪?、上軸向?qū)饪缀拖螺S向?qū)饪捉M成進(jìn)氣通道，進(jìn)氣孔與高壓氣源連接。
[0022]上軸向?qū)饪着c第一徑向?qū)饪走B通形成上T型氣道，下軸向?qū)饪着c第二徑向?qū)饪走B通形成下T型氣道，上T型氣道和下T型氣道對稱設(shè)置，第一徑向?qū)饪缀偷诙较驅(qū)饪着c進(jìn)氣凹槽連通。
[0023]軸承本體的上端面與工作臺面的下端面之間形成氣膜，該氣膜稱為上止推部氣膜；軸承本體的下端面與主軸的臺階的上端面之間形成氣膜，該氣膜稱為下止推部氣膜；軸承本體的內(nèi)表面與主軸的外表面之間形成氣膜，該氣膜稱為軸頸部氣膜；上止推部氣膜，下止推部氣膜和軸頸部氣膜使主軸與軸承本體之間不直接接觸，從而降低了摩擦力，降低了輸出波形的失真度。
[0024]為了優(yōu)化空氣軸承的排氣性能，保持氣膜的均勻穩(wěn)定，進(jìn)一步限定:主軸中空形成排氣腔，主軸的上端設(shè)有將軸承本體與工作臺面之間的氣體引入排氣腔的第一排氣通道，軸承本體上設(shè)有將主軸與軸承本體之間的氣體向外排出的第二排氣通道，第二排氣通道的排氣口位于主軸的臺階之外，第二排氣通道均勻分布于軸承本體上，第二排氣通道與進(jìn)氣凹槽相互隔離。
[0025]第一排氣通道包括設(shè)置于主軸上端面的圓周槽，將軸承本體與工作臺面之間的氣體排入圓周槽的毛細(xì)孔和將圓周槽內(nèi)的氣體排入排氣腔的軸向孔；毛細(xì)孔有多個(gè)，毛細(xì)孔沿圓周槽均勻分布；軸向孔有多個(gè)，軸向孔沿圓周槽均勻分布；毛細(xì)孔沿主軸上端面的徑向開設(shè)，軸向孔沿主軸軸向開設(shè)。
[0026]第二排氣通道包括徑向排氣孔和軸向排氣孔，徑向排氣孔一端與軸承本體和主軸之間的氣膜連通，另一端與軸向排氣孔連通；軸向排氣孔的出氣口作為第二排氣通道的排氣口 ；徑向排氣孔將軸頸部氣膜的氣體引入軸向排氣孔，再由軸向排氣孔將氣體向外排出。
[0027]徑向排氣孔貫穿軸承本體，徑向排氣孔與進(jìn)氣凹槽連通的一端設(shè)有堵頭，從而避免第二排氣通道的氣體進(jìn)入進(jìn)氣凹槽內(nèi)，使第二排氣通道與進(jìn)氣凹槽相互獨(dú)立，且方便徑向排氣孔的加工。
[0028]進(jìn)一步，外殼包括與底座固定的筒體和與空氣軸承的軸承座固定的減震塊；排氣腔和動圈組件與中心磁極、磁鋼之間的空間連通；第二排氣通道和減震塊與動圈組件之間的空間連通；第一排氣通道將上止推部氣膜的氣體排入排氣腔內(nèi)，排氣腔將氣體排入中心磁極、磁鋼和動圈組件之間，起到冷卻動圈組件的作用；第二排氣通道將軸頸部氣膜的氣體排入動圈組件與減震塊之間，也起到冷卻動圈組件的作用；第一排氣通道和第二排氣通道的氣體除了流經(jīng)動圈組件外，最后通過中心磁極、芯軸、底座的中心孔以及底座底面上的排氣槽組成的排氣通道將氣體排入大氣中。
[0029]進(jìn)一步，動圈組件的線圈覆蓋于動圈基體的外側(cè)面，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(gè)線圈繞組包括第一線圈和第二線圈，第一線圈逆時(shí)針從內(nèi)向外繞線，第二線圈順時(shí)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(gè)安培力發(fā)生部，安培力發(fā)生部的數(shù)量是線圈繞組個(gè)數(shù)的兩倍，各個(gè)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。
[0030]制作線圈繞組時(shí)，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(shí)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(shí)，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(gè)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(shí)，規(guī)律依次類推。
[0031]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(shí)應(yīng)力集中和損傷。
[0032]由于繞制動圈時(shí)相鄰安培力發(fā)生部導(dǎo)線的電流方向相反，為了能使安培力相疊加，對磁鋼做以下限定:磁鋼沿中心磁極的圓周均勻分布；磁鋼的充磁方向?yàn)閺较?，相鄰的磁鋼充磁方向相?磁鋼固定于中心磁極上。
[0033]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、采用電機(jī)帶動磁路組件轉(zhuǎn)動，保證磁路組件與動圈組件同步轉(zhuǎn)動，且響應(yīng)快、定位準(zhǔn)、性能好；角振動臺輸出角位移量(單峰值)可達(dá)到180°以上，滿足了低頻大角位移角振動傳感器標(biāo)定的需求；且動圈組件始終在單極磁場中運(yùn)動，避免了采用普通電機(jī)直接實(shí)現(xiàn)角振動時(shí)的換向轉(zhuǎn)矩脈動和電磁轉(zhuǎn)矩脈動，輸出的運(yùn)動波形失真度低。
[0034]2、本發(fā)明采用永磁式磁路結(jié)構(gòu)，省去了勵(lì)磁線圈，減小勵(lì)磁系統(tǒng)的損耗，提高能量轉(zhuǎn)換效率，磁路結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、運(yùn)行可靠。
[0035]3、動圈組件的線圈繞組通過線切割或雕刻形成，布線均勻，受力均勻，同時(shí)降低了線圈繞組的繞線難度，簡化繞線工藝。
[0036]4、本發(fā)明采用空氣軸承支撐，形成的上止推部氣膜、下止推部氣膜、軸頸部氣膜完成對動圈轉(zhuǎn)動部件的軸向和徑向支撐，轉(zhuǎn)動部件和靜止零件通過氣膜實(shí)現(xiàn)無接觸支撐，無摩擦或摩擦力小，運(yùn)行平穩(wěn)，提高轉(zhuǎn)動部件的回轉(zhuǎn)精度，改善角振動臺輸出波形失真度以及減小橫向擺動量的優(yōu)點(diǎn)。
[0037]5、本發(fā)明采用電粘彈簧反饋控制轉(zhuǎn)動部件的平衡位置，傳統(tǒng)的機(jī)械彈簧具有非線性、時(shí)變、遲滯等缺陷，影響角振動臺輸出運(yùn)動量波形的失真度，而電粘彈簧反饋控制可控性好，具有線性、非時(shí)變、無遲滯的優(yōu)點(diǎn)，降低輸出運(yùn)動量波形的失真度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1是角振動臺的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖2是電機(jī)帶動磁路結(jié)構(gòu)系統(tǒng)示意圖。
[0040]圖3是轉(zhuǎn)體的示意圖。
[0041]圖4是磁路組件的示意圖。
[0042]圖5是電粘彈性反饋控制組件的原理圖。
[0043]圖6是電機(jī)閉環(huán)控制組件的原理圖。
[0044]圖7是空氣軸承的示意圖。
[0045]圖8是動圈組件的立體示意圖。
[0046]圖9是線圈繞組和絕緣層的分布示意圖。
[0047]圖10是線圈繞組的二維繞線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0048]實(shí)施例1
參照圖1-6
如圖1所示，一種低頻大位移角振動臺，包括外殼、工作臺面B-1、帶動工作臺面B-1旋轉(zhuǎn)的主軸B-2、動圈組件、磁路組件、帶動磁路組件旋轉(zhuǎn)的電機(jī)及其閉環(huán)控制組件、電粘彈性反饋控制組件、空氣軸承和角位移傳感器；
主軸B-2與動圈組件固定連接，電機(jī)轉(zhuǎn)子E-6通過連接件與磁路組件固定連接；動圈組件包括與主軸B-2連接的動圈基體B-3和纏繞在動圈基體B-3上的線圈B-4，動圈基體B-3與主軸B-2固定連接；
磁路組件包括導(dǎo)磁環(huán)E-1、中心磁極E-2以及磁鋼E-3，并由導(dǎo)磁環(huán)E-1、中心磁極E-2、磁鋼E-3和氣隙形成的閉合磁回路，如圖4所示；中心磁極E-2位于導(dǎo)磁環(huán)E-1內(nèi)，導(dǎo)磁環(huán)E-1與中心磁極E-2同軸，磁鋼E-3位于導(dǎo)磁環(huán)E-1與中心磁極E-2之間，磁鋼E-3吸附于中心磁極E-2上；動圈組件位于磁鋼E-3和導(dǎo)磁環(huán)E-1之間，動圈組件與導(dǎo)磁環(huán)E-1同軸；動圈組件能在磁鋼E-3和導(dǎo)磁環(huán)E-1之間的區(qū)域內(nèi)自由轉(zhuǎn)動；當(dāng)向動圈組件的線圈內(nèi)通入交變電流時(shí)，在磁場的作用下，動圈組件將繞平衡位置來回振動。
[0049]角振動臺工作時(shí)，開啟電機(jī)，利用電機(jī)帶動磁路組件轉(zhuǎn)動，保證磁路組件與動圈組件同步轉(zhuǎn)動，此時(shí)動圈組件相對于磁路組件是靜止的；動圈組件中，線圈的有效導(dǎo)線始終在磁鋼覆蓋的磁場區(qū)域內(nèi)運(yùn)動，其中，有效導(dǎo)線是指位于磁場中的軸向?qū)Ь€；磁路組件與動圈組件同步運(yùn)動，有效導(dǎo)線始終處于磁鋼覆蓋的磁場區(qū)域內(nèi)，有效導(dǎo)線能夠連續(xù)地產(chǎn)生安培力，從而能夠?qū)崿F(xiàn)動圈組件輸出的角位移量超過180°，實(shí)現(xiàn)角振動臺的大位移輸出；動圈組件始終在單極磁場中運(yùn)動，避免了通過普通電機(jī)實(shí)現(xiàn)角振動時(shí)的換向轉(zhuǎn)矩脈動和電磁轉(zhuǎn)矩脈動，因此能輸出低失真度的運(yùn)動波形。
[0050]如圖2所示,連接件包括旋轉(zhuǎn)組件和連接環(huán)E-5,旋轉(zhuǎn)組件包括固定于底座F-2中央的芯軸E-1O和可轉(zhuǎn)動的安裝于芯軸E-1O上的轉(zhuǎn)體E-4，芯軸E-1O與轉(zhuǎn)體E-4之間設(shè)有滾動軸承。
[0051]芯軸E-1O起到定位作用，轉(zhuǎn)體E-4繞著芯軸E-1O旋轉(zhuǎn)；電機(jī)轉(zhuǎn)子E_6，轉(zhuǎn)體E_4，連接環(huán)E-5,中心磁極E-2,磁鋼E-3和導(dǎo)磁環(huán)E-1形成一個(gè)同步轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)體；電機(jī)轉(zhuǎn)子作為動力源，帶動整個(gè)旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動。
[0052]導(dǎo)磁環(huán)E-1的尺寸大于轉(zhuǎn)體E-4的尺寸，因此，將連接環(huán)E-5設(shè)置呈上大下小的形狀，如兩段式圓柱環(huán)；連接環(huán)E-5的大端與導(dǎo)磁環(huán)E-1固定，連接環(huán)E-5的小端與轉(zhuǎn)體E-4固定。
[0053]如圖3所示，轉(zhuǎn)體E-4包括與中心磁極E-2固定的第一連接部E_4_A，與電機(jī)轉(zhuǎn)子E-6固定的第二連接部E-4-B，和與連接環(huán)E-5固定的第三連接部E-4-C ;連接環(huán)E-5 —端與導(dǎo)磁環(huán)E-1固定，另一端與第三連接部E-4-C固定。
[0054]由于中心磁極E-2、電機(jī)轉(zhuǎn)子E-6和連接環(huán)E-5的尺寸和位置不同，為了將中心磁極E-2、電機(jī)轉(zhuǎn)子E-6和連接環(huán)E-5全部固定于一個(gè)轉(zhuǎn)體上，限定轉(zhuǎn)體E-4的形狀和結(jié)構(gòu)為:轉(zhuǎn)體E-4包括上圓柱環(huán)段、下圓柱環(huán)段和連接上圓柱環(huán)段與下圓柱環(huán)段的連接段，連接段成下大上小的圓錐形，上圓柱環(huán)段與中心磁極E-2固定形成第一連接部E-4-A，下圓柱環(huán)段的外壁上設(shè)有向外延伸的環(huán)形翼板，該環(huán)形翼板與電機(jī)轉(zhuǎn)子E-6固定形成第二連接部E-4-B，連接段上設(shè)有托持連接環(huán)E-5的臺階，臺階面與連接環(huán)E-5固定形成第三連接部E-4-C，轉(zhuǎn)體一體成型。
[0055]芯軸E-1O和轉(zhuǎn)體E-4之間設(shè)有上滾動軸承E_11_A和下滾動軸承轉(zhuǎn)體E-4的上圓柱環(huán)段的內(nèi)表面設(shè)有托持上滾動軸承外圈的上臺階，芯軸E-1O上設(shè)有壓緊上滾動軸承E-1l-A內(nèi)圈的圓螺母E-12，圓螺母E-12與上滾動軸承E-1l-A之間設(shè)有墊片E-13 ；轉(zhuǎn)體E-4的下圓柱環(huán)段的底部設(shè)有壓緊下滾動軸承E-1l-B外圈的下臺階，芯軸E-1O的底部設(shè)有托持下滾動軸承E-1l-B內(nèi)圈的托臺。
[0056]連接環(huán)E-5上設(shè)有第一圓光柵E-14，壓板E_8上設(shè)有第一讀數(shù)頭E_15及其安裝架E-16,第一圓光柵E-14和第一讀數(shù)頭E-15形成檢測電機(jī)運(yùn)動的第一角位移傳感器，壓板E-8固定于電機(jī)支承座E-9上，同時(shí)壓板E-8壓在電機(jī)定子E-7上起到固定電機(jī)定子E-7的作用，壓板E-8為一圓環(huán)形的連接板。
[0057]電機(jī)定子E-7的外側(cè)面上開設(shè)有螺旋冷卻槽E-71，電機(jī)定子E_7與電機(jī)支承座E-9圍成密封的螺旋冷卻腔，電機(jī)定子E-7與電機(jī)支承座E-9之間設(shè)有阻止冷卻液外泄的密封圈E-72。螺旋冷卻腔的上端和下端分別設(shè)有上密封圈和下密封圈，分別容納密封圈的兩個(gè)密封槽開設(shè)于電機(jī)定子E-7上，電機(jī)支承座E-9上設(shè)有冷卻液進(jìn)入通道E-91和冷卻液排出通道E-92。
[0058]電粘彈性反饋組件包括第二角位移傳感器、反饋單元、信號發(fā)生器、減法器、PID控制器、功率放大器、角振動臺；第二角位移傳感器由第二讀數(shù)頭A-2和第二圓光柵A-1兩部分組成，第二圓光柵A-1安裝在工作臺面B-1上，第二讀數(shù)頭A-2通過安裝架A-3固定在空氣軸承的軸承座C-1上；第二角位移傳感器用于檢測動圈組件和工作臺面B-1輸出的角位移信號，該角位移信號被輸入到反饋單元，反饋單元將輸入的信號放大獲得第一輸出信號、并將輸入的信號先微分處理后再放大獲得第二輸出信號、再將第一輸出信號與第二輸出信號疊加獲得反饋單元輸出信號；反饋單元輸出信號與信號發(fā)生器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號經(jīng)減法器求差，得到偏差信號，接著偏差信號經(jīng)過PID調(diào)節(jié)器處理后輸出給功率放大器，驅(qū)動角振動臺運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)角振動臺轉(zhuǎn)動部件的電粘彈性反饋控制，如圖5所示。
[0059]由于機(jī)械彈簧在大角位移時(shí)，存在非線性問題，嚴(yán)重影響了角振動臺輸出的角運(yùn)動量波形的失真度，而電粘彈性反饋控制組件相當(dāng)于一個(gè)剛度和阻尼系數(shù)線性可調(diào)節(jié)的彈簧，因此能改善和降低角振動臺輸出運(yùn)動量波形的失真度。
[0060]如圖6所示，控制電機(jī)運(yùn)動的閉環(huán)控制組件由檢測動圈組件運(yùn)動的第二角位移傳感器、減法器、電機(jī)控制器、電機(jī)驅(qū)動器、電機(jī)和檢測電機(jī)角位移的第一角位移傳感器組成；其實(shí)現(xiàn)過程為:第一角位移傳感器檢測電機(jī)的角位移，將檢測到的角位移信號輸入給減法器，與第二角位移傳感器輸出的角位移信號進(jìn)行求差運(yùn)算，得到的偏差信號經(jīng)電機(jī)控制器處理后輸入給電機(jī)驅(qū)動器，然后驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣能保證動圈組件與電機(jī)帶動磁路組件同步轉(zhuǎn)動。
[0061]外殼包括與底座F-2固定的筒體F-3和與空氣軸承的軸承座C-1固定的減震塊F-1。
[0062]本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、采用電機(jī)帶動磁路組件轉(zhuǎn)動，保證磁路組件與動圈組件同步轉(zhuǎn)動，且響應(yīng)快、定位準(zhǔn)、性能好；角振動臺輸出角位移量(單峰值)可達(dá)到180°以上，滿足了低頻大角位移角振動傳感器標(biāo)定的需求；且動圈組件始終在單極磁場中運(yùn)動，避免了采用電機(jī)直接實(shí)現(xiàn)角振動時(shí)的換向轉(zhuǎn)矩脈動和電磁轉(zhuǎn)矩脈動，輸出的運(yùn)動波形失真度低。
[0063]2、本發(fā)明采用永磁式磁路結(jié)構(gòu)，省去了勵(lì)磁線圈，減小勵(lì)磁系統(tǒng)的損耗，提高能量轉(zhuǎn)換效率，磁路結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、運(yùn)行可靠。
[0064]3、本發(fā)明采用電粘彈簧反饋控制轉(zhuǎn)動部件的平衡位置，傳統(tǒng)的機(jī)械彈簧具有非線性、時(shí)變、遲滯等缺陷，影響角振動臺輸出運(yùn)動量波形的失真度，而電粘彈簧反饋控制可控性好，具有線性、非時(shí)變、無遲滯的優(yōu)點(diǎn)，降低輸出運(yùn)動量波形的失真度。
[0065]實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于空氣軸承的具體結(jié)構(gòu)，除空氣軸承以外的其他組件結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例1相同。
[0066]具體來說:如圖7所示，空氣軸承包括軸承座C-1和軸承本體C-2，主軸B-2套接于軸承本體C-2內(nèi)，軸承本體C-2套接于軸承座C-1內(nèi)，軸承座C-1與軸承本體C-2固定，主軸B-2底部設(shè)有與軸承本體C-2配合的臺階；
軸承本體C-2的外表面設(shè)有圓環(huán)形的進(jìn)氣凹槽C-21，軸承座C-1上設(shè)有與進(jìn)氣凹槽C-21連通的進(jìn)氣孔C-1I，軸承本體C-2上設(shè)有將氣體導(dǎo)向軸承本體C-2與主軸B-2之間的徑向?qū)饪?，將氣體導(dǎo)向軸承本體C-2與工作臺面B-1之間的上軸向?qū)饪缀蛯怏w導(dǎo)向軸承本體C-2與主軸B-2的臺階之間的下軸向?qū)饪?，徑向?qū)饪?、上軸向?qū)饪缀拖螺S向?qū)饪椎某鰵舛朔謩e設(shè)有節(jié)流孔C-3，且沿圓周方向均勻分布。
[0067]進(jìn)氣孔C-11、進(jìn)氣凹槽C-21、徑向?qū)饪?、上軸向?qū)饪缀拖螺S向?qū)饪捉M成進(jìn)氣通道，進(jìn)氣孔C-1l與高壓氣源連接。
[0068]上軸向?qū)饪着c第一徑向?qū)饪走B通形成上T型氣道C-22，下軸向?qū)饪着c第二徑向?qū)饪走B通形成下T型氣道C-23，上T型氣道C-22和下T型氣道C-23對稱設(shè)置，第一徑向?qū)饪缀偷诙较驅(qū)饪着c進(jìn)氣凹槽C-21連通。
[0069]軸承本體C-2的上端面與工作臺面B-1的下端面之間形成氣膜，該氣膜稱為上止推部氣膜；軸承本體C-2的下端面與主軸B-2的臺階的上端面之間形成氣膜，該氣膜稱為下止推部氣膜；軸承本體C-2的內(nèi)表面與主軸B-2的外表面之間形成氣膜，該氣膜稱為軸頸部氣膜；上止推部氣膜，下止推部氣膜和軸頸部氣膜使主軸與軸承本體之間不直接接觸，從而降低了摩擦力，降低了輸出波形的失真度。
[0070]為了優(yōu)化空氣軸承的排氣性能，保持氣膜的均勻穩(wěn)定，限定:主軸B-2中空形成排氣腔B-24，主軸B-2的上端設(shè)有將軸承本體C-2與工作臺面B-1之間的氣體引入排氣腔的第一排氣通道，軸承本體C-2上設(shè)有將主軸B-2與軸承本體C-2之間的氣體向外排出的第二排氣通道，第二排氣通道的排氣口位于主軸B-2的臺階之外，第二排氣通道均勻分布于軸承本體C-2上，第二排氣通道與進(jìn)氣凹槽C-21相互隔離。
[0071]第一排氣通道包括設(shè)置于主軸B-2上端面的圓周槽B-22，將軸承本體C_2與工作臺面B-1之間的氣體排入圓周槽B-22的毛細(xì)孔B-21和將圓周槽B-22內(nèi)的氣體排入排氣腔的軸向孔B-23 ;毛細(xì)孔B-21有多個(gè)，毛細(xì)孔B-21沿圓周槽B-22均勻分布；軸向孔B-23有多個(gè)，軸向孔B-23沿圓周槽B-22均勻分布；毛細(xì)孔B-21沿主軸B-2上端面的徑向開設(shè)，軸向孔B-23沿主軸B-2軸向開設(shè)。
[0072]第二排氣通道包括徑向排氣孔C-26和軸向排氣孔C-27，徑向排氣孔C_26 —端與軸承本體C-2和主軸B-2之間的氣膜連通，另一端與軸向排氣孔C-27連通；軸向排氣孔C-27的出氣口作為第二排氣通道的排氣口 ；徑向排氣孔C-26將軸頸部氣膜的氣體引入軸向排氣孔C-27，再由軸向排氣孔C-27將氣體向外排出。
[0073]徑向排氣孔C-26貫穿軸承本體C-2，徑向排氣孔C_26與進(jìn)氣凹槽C_21連通的一端設(shè)有堵頭C-4，從而避免第二排氣通道的氣體進(jìn)入進(jìn)氣凹槽C-21內(nèi)，使第二排氣通道與進(jìn)氣凹槽C-21相互獨(dú)立，且方便徑向排氣孔C-26的加工。
[0074]外殼包括與底座F-2固定的筒體F-3和與空氣軸承的軸承座C_1固定的減震塊F-1 ;排氣腔B-24和動圈組件與中心磁極E-2、磁鋼E-3之間的空間連通；第二排氣通道和減震塊F-1與動圈組件之間的空間連通；第一排氣通道將上止推部氣膜的氣體排入排氣腔B-24內(nèi)，排氣腔B-24將氣體排入中心磁極E-2、磁鋼E-3和動圈組件之間，起到冷卻動圈組件的作用；第二排氣通道將軸頸部氣膜的氣體排入動圈組件與減震塊F-1之間，也起到冷卻動圈組件的作用；第一排氣通道和第二排氣通道的氣體除了流經(jīng)動圈組件外，最后通過中心磁極E-2、芯軸E-1O、底座F-2的中心孔以及底座F-2底面上的排氣槽F-21組成的排氣通道將氣體排入大氣中。
[0075]本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于:采用空氣軸承支撐，形成的上止推部氣膜、下止推部氣膜、軸頸部氣膜完成對動圈轉(zhuǎn)動部件的軸向和徑向支撐，轉(zhuǎn)動部件和靜止零件通過氣膜實(shí)現(xiàn)無接觸支撐，無摩擦或摩擦力小，運(yùn)行平穩(wěn)，提高轉(zhuǎn)動部件的回轉(zhuǎn)精度，改善角振動臺輸出波形失真度以及減小橫向擺動量的優(yōu)點(diǎn)。并且，空氣軸承的氣膜中溢出的氣體還可以起到冷卻動圈組件的作用。
[0076]實(shí)施例3 參照圖8、9、10
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別之處在于動圈組件的線圈，除線圈以外的其他組件結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例1相同。
[0077]如圖8所示,動圈組件的線圈B-4覆蓋于動圈基體B-3的外側(cè)面。如圖9所示,線圈包括線圈繞組B-4-1和絕緣層B-4-3，線圈繞組B-4-1和絕緣層B-4-3間隔設(shè)置，線圈繞組B-4-1至少具有一層，絕緣層B-4-3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B-4-1。如圖10所不,線圈繞組包括第一線圈B-4-1-1和第二線圈B-4-1-2,第一線圈B-4-1-1逆時(shí)針從內(nèi)向外繞線，第二線圈B-4-1-2順時(shí)針從外向內(nèi)繞線，第一線圈B-4-1-1和第二線圈B-4-1-2處于同一層，第一線圈B-4-1-1和第二線圈B-4-1-2分別繞制多匝，每匝分別由有效導(dǎo)線段B-4-11和連接導(dǎo)線段B-4-12組成，通電的有效導(dǎo)線段B-4-11在磁場內(nèi)產(chǎn)生安培力，連接導(dǎo)線段B-4-12在磁場外；
等間隔分布的有效導(dǎo)線段B-4-11組成一個(gè)安培力發(fā)生部B-4-1-3，安培力發(fā)生部B-4-1-3的數(shù)量是線圈繞組B-4-1個(gè)數(shù)的兩倍，各個(gè)安培力發(fā)生部B-4-1-3包含的有效導(dǎo)線段B-4-11數(shù)量相同，線圈繞組B-4-1的每匝導(dǎo)線之間填充有環(huán)氧樹脂膠，線圈繞組B-4-1之間串聯(lián)或并聯(lián)連接。
[0078]制作線圈繞組B-4-1時(shí)，先制作能恰好包圍動圈基體B-3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B-4-1的如圖10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B-3的外側(cè)面上，同時(shí)在線圈繞組B-4-1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B-4-1與動圈基體B-3形成新的光滑平整的圓柱動圈基體B-3。制作下一層線圈繞組B-4-1時(shí)，以新的動圈基體B-3的外側(cè)面為參照制備平面銅板，新增加層的線圈繞組B-4-1與第一層線圈繞組B-4-1的纏繞方式相同，并保證每個(gè)線圈繞組B-4-1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B-4-1時(shí)，規(guī)律依次類推。
[0079]線圈繞組B-4-1中的有效導(dǎo)線段B-4-11和連接導(dǎo)線段B-4-12的拐角處通過圓角過渡，避免線圈繞組B-4-1加工和固定時(shí)應(yīng)力集中和損傷。
[0080]由于繞制動圈時(shí)相鄰安培力發(fā)生部導(dǎo)線的電流方向相反，為了能使安培力相疊力口，對磁鋼E-3做以下限定:磁鋼E-3沿中心磁極E-2的圓周均勻分布；磁鋼E-3的充磁方向?yàn)閺较?，相鄰的磁鋼E-3充磁方向相反,磁鋼E-3固定于中心磁極E-2上。
[0081]本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于:線圈繞組通過線切割或雕刻形成，布線均勻，受力均勻，同時(shí)降低了線圈繞組的繞線難度，簡化繞線工藝。
[0082] 本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)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】
1.一種低頻大位移角振動臺，包括外殼、工作臺面、帶動工作臺面旋轉(zhuǎn)的主軸、動圈組件、磁路組件、帶動磁路組件旋轉(zhuǎn)的電機(jī)及其閉環(huán)控制組件、電粘彈性反饋控制組件、空氣軸承和角位移傳感器； 其特征在于:主軸與動圈組件固定連接，磁路組件通過連接件與電機(jī)轉(zhuǎn)子固定連接； 動圈組件包括與主軸連接的動圈基體和纏繞在動圈基體上的線圈，動圈基體與主軸固定連接； 磁路組件包括導(dǎo)磁環(huán)、中心磁極以及磁鋼，由導(dǎo)磁環(huán)、中心磁極、磁鋼和氣隙形成閉合磁回路；中心磁極位于導(dǎo)磁環(huán)內(nèi)，導(dǎo)磁環(huán)與中心磁極同軸，磁鋼位于導(dǎo)磁環(huán)與中心磁極之間，磁鋼吸附于中心磁極上；動圈組件位于磁鋼和導(dǎo)磁環(huán)之間，動圈組件與導(dǎo)磁環(huán)同軸。
2.如權(quán)利要求1所述的低頻大位移角振動臺，其特征在于:連接件包括旋轉(zhuǎn)組件和連接環(huán)，旋轉(zhuǎn)組件包括固定于底座中央的芯軸和可轉(zhuǎn)動的安裝于芯軸上的轉(zhuǎn)體，芯軸與轉(zhuǎn)體之間設(shè)有滾動軸承。
3.如權(quán)利要求2所述的低頻大位移角振動臺，其特征在于:轉(zhuǎn)體包括與中心磁極固定的第一連接部，與電機(jī)轉(zhuǎn)子固定的第二連接部和與連接環(huán)固定的第三連接部；連接環(huán)一端與導(dǎo)磁環(huán)固定，另一端與第三連接部固定。
4.如權(quán)利要求3所述的低頻大位移角振動臺，其特征在于:轉(zhuǎn)體包括上圓柱環(huán)段、下圓柱環(huán)段和連接上圓柱環(huán)段與下圓柱環(huán)段的連接段，連接段成下大上小的圓錐形，上圓柱環(huán)段與中心磁極固定形成第一連接部，下圓柱環(huán)段的外壁上設(shè)有向外延伸的環(huán)形翼板，該環(huán)形翼板與電機(jī)轉(zhuǎn)子固定形成第二連接部，連接段上設(shè)有托持連接環(huán)的臺階，臺階面與連接環(huán)固定形成第三連接部，轉(zhuǎn)體一體成型。
5.如權(quán)利要求4所述的低頻大位移角振動臺，其特征在于:電粘彈性反饋組件包括第二角位移傳感器、反饋單元、信號發(fā)生器、減法器、PID控制器、功率放大器、角振動臺；第二角位移傳感器由第二讀數(shù)頭和第二圓光柵兩部分組成，第二圓光柵安裝在工作臺面上，第二讀數(shù)頭通過安裝架固定在空氣軸承的軸承座上；第二角位移傳感器用于檢測動圈組件和工作臺面輸出的角位移信號，該角位移信號被輸入到反饋單元，反饋單元將輸入的信號放大獲得第一輸出信號、并將輸入的信號先微分處理后再放大獲得第二輸出信號、再將第一輸出信號與第二輸出信號疊加獲得反饋單元輸出信號；反饋單元輸出信號與信號發(fā)生器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號經(jīng)減法器求差，得到偏差信號，接著偏差信號經(jīng)過PID調(diào)節(jié)器處理后輸出給功率放大器，驅(qū)動角振動臺運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)角振動臺轉(zhuǎn)動部件的電粘彈性反饋控制。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述的低頻大位移角振動臺，其特征在于:空氣軸承包括軸承座和軸承本體，主軸套接于軸承本體內(nèi)，軸承本體套接于軸承座內(nèi)，軸承座與軸承本體固定,主軸底部設(shè)有與軸承本體配合的臺階； 軸承本體的外表面設(shè)有圓環(huán)形的進(jìn)氣凹槽，軸承座上設(shè)有與進(jìn)氣凹槽連通的進(jìn)氣孔，軸承本體上設(shè)有將氣體導(dǎo)向軸承本體與主軸之間的徑向?qū)饪祝瑢怏w導(dǎo)向軸承本體與工作臺面之間的上軸向?qū)饪缀蛯怏w導(dǎo)向軸承本體與主軸的臺階之間的下軸向?qū)饪?，徑向?qū)饪住⑸陷S向?qū)饪缀拖螺S向?qū)饪椎某鰵舛朔謩e設(shè)有節(jié)流孔，且沿圓周方向均勻分布。
7.如權(quán)利要求6所述的低頻大位移角振動臺，其特征在于:主軸中空形成排氣腔，主軸的上端設(shè)有將軸承本體與工作臺面之間的氣體引入排氣腔的第一排氣通道，軸承本體上設(shè)有將主軸與軸承本體之間的氣體向外排出的第二排氣通道，第二排氣通道的排氣口位于主軸的臺階之外，第二排氣通道均勻分布于軸承本體上，第二排氣通道與進(jìn)氣凹槽相互隔離。
8.如權(quán)利要求7所述的低頻大位移角振動臺，其特征在于:第一排氣通道包括設(shè)置于主軸上端面的圓周槽，將軸承本體與工作臺面之間的氣體排入圓周槽的毛細(xì)孔和將圓周槽內(nèi)的氣體排入排氣腔的軸向孔；毛細(xì)孔有多個(gè)，毛細(xì)孔沿圓周槽均勻分布；軸向孔有多個(gè)，軸向孔沿圓周槽均勻分布；毛細(xì)孔沿主軸上端面的徑向開設(shè)，軸向孔沿主軸軸向開設(shè)； 第二排氣通道包括徑向排氣孔和軸向排氣孔，徑向排氣孔一端與軸承本體和主軸之間的氣膜連通，另一端與軸向排氣孔連通；軸向排氣孔的出氣口作為第二排氣通道的排氣口 ；徑向排氣孔將軸頸部氣膜的氣體引入軸向排氣孔，再由軸向排氣孔將氣體向外排出； 徑向排氣孔貫穿軸承本體，徑向排氣孔與進(jìn)氣凹槽連通的一端設(shè)有堵頭，從而避免第二排氣通道的氣體進(jìn)入進(jìn)氣凹槽內(nèi)，使第二排氣通道與進(jìn)氣凹槽相互隔離。
9.如權(quán)利要求8所述的低頻大位移角振動臺，其特征在于:外殼包括與底座固定的筒體和與空氣軸承的軸承座固定的減震塊；排氣腔和動圈組件與中心磁極、磁鋼之間的空間連通；第二排氣通道和減震塊與動圈組件之間的空間連通；第一排氣通道將上止推部氣膜的氣體排入排氣腔內(nèi)，排氣腔將氣體排入中心磁極、磁鋼和動圈組件之間，起到冷卻動圈組件的作用；第二排氣通道將軸頸部氣膜的氣體排入動圈組件與減震塊之間，也起到冷卻動圈組件的作用；第一排氣通道和第二排氣通道的氣體除了流經(jīng)動圈組件外，最后通過中心磁極、芯軸、底座的中心孔以及底座底面上的排氣槽組成的排氣通道將氣體排入大氣中。
10.如權(quán)利要求6所述的低頻大位移角振動臺，其特征在于:動圈組件的線圈覆蓋于動圈基體的外側(cè)面，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(gè)線圈繞組包括第一線圈和第二線圈，第一線圈逆時(shí)針從內(nèi)向外繞線，第二線圈順時(shí)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(gè)安培力發(fā)生部，安培力發(fā)生部的數(shù)量是線圈繞組個(gè)數(shù)的兩倍，各個(gè)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。
【文檔編號】G01M7/02GK104180841SQ201410442502
【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)