專利名稱：電動式扭轉激振器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及振動測試技術，一種扭轉振動激振器。
眾所周知，扭轉振動和往復振動一樣是自然界非常普通而且是重要的一種物理現(xiàn)象，在很多的機械中，均廣泛地存在著扭轉振動的問題，如內燃機軸系的扭振，會導致斷軸事故的發(fā)生；汽車傳動系統(tǒng)的扭振，會造成噪聲的增大；各類加工機床的扭振，會影響被加工機械零件的幾何精度，刀具的使用壽命，切削效率及機床噪聲的發(fā)生等。為了研究機械結構的抗扭轉動態(tài)特性，有必要進行扭轉振動試驗，扭轉激振器應能施加幅度和頻率可調的交變扭轉力矩于靜止或迥轉的結構上，以充當扭轉振動試驗中的激振源。在現(xiàn)有技術領域中，已公開了一種鋁鎳鈷永磁徑向磁路結構的電動扭轉激振器，見聯(lián)邦德國《Industrie－Anzeiger，Essen》88.Jg.Nr.78－3Osept.1966，88.Jg.Nr.95－29 NOV.1966上發(fā)表的文章。該文章中的激振器，當其外徑尺寸為φ180毫米時，其最大激振力矩為±5牛頓·米(相應最大激振電流為4安培)，該激振器存在的問題是(1)最大激振力矩??；(2)磁場氣隙窄，置于氣隙中的振蕩線圈壁厚過小，剛度和強度差，導線截面積亦只能取較小值，一般為0.2平方毫米，以致激振電流強度超過2安培時，必須采取強制空氣冷卻。
本實用新型用軛鐵直接面對氣隙的稀土永磁切向磁路結構，在外徑尺寸相同、成本相當?shù)臈l件下，可成倍的提高激振器的最大激振力矩，提高振蕩線圈的機械性能和熱性能。
電動式扭轉激振器的結構是，如圖1、圖2、圖3所示，它包括由主軸3，振蕩線圈7，擺桿11構成的振子部件；由外殼6，磁鋼支持體14，磁鋼8，軛鐵，端蓋4、10，U形槽板15，連接頭13構成的殼體部件；殼體部件中的端蓋4、磁鋼支持體14的內孔。分別通過軸承2、12支撐在主軸3上，二塊U形槽板15分別通過彈簧16與振子部件中的擺桿11兩端連結。在磁鋼支持體14上相間均布有等量的磁鋼8、軛鐵1，并用結構粘接劑固接，窄套環(huán)9、5分別在左右兩端將磁鋼8、軛鐵1卡緊在磁鋼支持體14上，在結合面上用結構粘接劑固接。振蕩線圈7的圓柱形部分置于氣隙中，內有與磁鋼或軛鐵個數(shù)相等的繞組在其圓周方向分布。


圖1、電動式扭轉激振器的結構原理圖；圖2、電動式扭轉激振器的B－B橫向剖視圖；圖3、電動式扭轉激振器的擺桿連接圖；圖4、電動式扭轉激振器的振蕩線圈結構圖；圖5、振蕩線圈的各繞組連接圖。
下面對電動式扭轉激振器作進一步的描述如圖1所示，主軸3右端法蘭與被試驗結構連接，被試驗結構可處于迥轉狀態(tài)，這時要求與激振器同軸安裝，激振電流由安裝在連結頭13上的電刷滑環(huán)裝置(標準化部件)引入。穿過主軸3中心孔和側面孔的導線將電流接入振蕩線圈7，交變電流通過處于磁場中的與主軸平行方向排列的導線，使振蕩線圈受到交變扭轉力矩。由振動理論可知，當試驗結構的轉動慣量相對于激振器的轉動慣量大得多，激振電流的頻率比殼體部件－彈簧振動系統(tǒng)的固有頻率大得多時，作用在試驗結構上的激振力矩與電動激振力矩之比近似為11。
導磁材料的外殼6、軛鐵1，磁鋼8，非導磁材料的磁鋼支持體14構成切向磁路。磁鋼采用高矯頑力的稀土永磁鐵。軛鐵直接面對氣隙。磁鋼8、軛鐵1、磁鋼支持體14之間的連接采用雙窄環(huán)粘接結構，軛鐵的兩端有凸臺，非導磁材料的窄套環(huán)9、5分別在兩端將軛鐵、磁鋼卡緊在磁鋼支持體14上，各結合面上施加結構粘接劑。
振蕩線圈7，如圖4所示，呈碗形無骨架結構，整個線圈用環(huán)氧樹脂澆注成形，其內有與磁鋼或軛鐵相應個數(shù)的呈雙層扁平形狀的多圈繞組，在圓周方向均勻分布，各扁平繞組串聯(lián)，電流流向如圖5所示，每個扁平線圈分為二層，扁平繞組17順時針由外向內為第一層，再由內到外為第二層，迭在第一層上；另一個扁平繞組17′反時針由外向內為第一層，再由內到外為第二層，迭在第一層上，并以上述原則重復。線圈圓柱部分內外壁各襯以玻璃纖維，在底部則澆入玻璃纖維織物，澆注前扁平繞組一端朝端面內摺，以增加強度和縮短繞組長度，如圖4所示。振蕩線圈在圓周方向裝配位置，應使導線置于軛鐵與外殼之間的有效磁場氣隙中。
下面以外徑180毫米的扭轉激振器為例磁鋼采用釹鐵硼N27H永磁體，極數(shù)14，氣隙寬度為3毫米，繞組為φ0.67毫米漆包線雙層繞制，每層14圈。從磁路試驗表明，氣隙密度可達7000高斯以上。因此，當最大有效電流強度為4安培時，最大激振力矩為±10牛頓·米，為對比技術中的同類尺寸激振器的二倍。彈簧的彈性系數(shù)為1.40牛頓／毫米，使外殼——彈簧扭振系統(tǒng)的固有頻率為2赫茲，因此激振器的工作頻率可從10赫茲開始。在兩端蓋上開若干通風孔以提高激振器的熱性能。磁鋼支持體外圓上銑有14個等分平面，供放磁鋼。軛鐵、磁鋼與磁鋼支持體間的連接采用雙窄環(huán)粘接結構，由于N27H永磁體工作溫度在120℃以下，因此采用固化溫度較低的高強度結構粘接劑(如KD－504A)，從粘接剪切強度試驗表明，采用雙窄環(huán)粘結結構具有足夠的強度，能滿足激振器迥轉速度1500轉／分以下工作的需要。
本實用新型與現(xiàn)有技術比較有如下優(yōu)點1.激振力矩常數(shù)大。在外徑相同的情況下，激振力矩常數(shù)可增大100％以上，氣隙增大50％，磁通密度可提高50％以上，由于氣隙增大，可采用雙層繞組，線圈圈數(shù)可增加40％，而激振力矩常數(shù)與磁通密度和線圈圈數(shù)成正比。
2.振蕩線圈的機械性能和熱性能顯著提高。由于氣隙增大允許采用較大線徑的導線，截面積可增大75％左右，在相同電流強度的條件下，具有較好的熱性能，氣隙的增大使振蕩線圈圓柱部分的壁厚可增加80％，增強線圈的機械性能。
權利要求1.一種電動式扭轉激振器，它包括由主軸[3]，振蕩線圈[7]，擺桿[11]構成的振子部件；由外殼[6]，磁鋼支持體[14]，磁鋼[8]，軛鐵，端蓋[4]、[10]，U形槽板[15]，連接頭[13]構成的殼體部件；殼體部件中的端蓋[4]、磁鋼支持體[14]的內孔，分別通過軸承[2]、[12]支撐在主軸[3]上，U形槽板[15]分別通過彈簧[16]與振子部件中的擺桿[11]兩端連接，本實用新型的特征是在磁鋼支持體[14]上固有相間均布等量的磁鋼[8]、軛鐵[1]，組成軛鐵直接面對氣隙的稀土永磁切向磁路，振蕩線圈[7]的圓柱形部分置于氣隙中，內有與磁鋼或軛鐵個數(shù)相等的繞組在其圓周方向分布。
2.根據(jù)權利要求1所述的激振器，其特征是所述的繞組為雙層扁平繞組。
專利摘要一種電動式扭轉激振器，包括由主軸、振蕩線圈、擺桿構成的振子部件；由外殼、磁鋼支持體、磁鋼、軛鐵、端蓋、U形槽板、連結頭構成的殼體部件；在磁鋼支持體上固有相間均布等量的磁鋼、軛鐵，組成軛鐵直接面對氣隙的稀土永磁切向磁路，振蕩線圈的圓柱形部分置于氣隙中，內有與磁鋼或軛鐵個數(shù)相等的雙層扁平多圈繞組，與同類型的激振器相比，在外徑尺寸相同、成本相當?shù)臈l件下，可成倍的提高最大激振力矩及振蕩線圈的機械性能和熱性能，可作為扭轉動態(tài)特性試驗的激振源。
文檔編號G01H1/00GK2086896SQ9022566
公開日1991年10月16日 申請日期1990年12月3日 優(yōu)先權日1990年12月3日
發(fā)明者丁啟全, 陳仲儀, 黃宗佩 申請人:浙江大學