一種角振動臺動圈的制作方法
【專利摘要】一種角振動臺動圈，包括至少一個動圈單元，動圈單元包括圓片狀的基體和固定于基體表面上的線圈組，一個線圈組包括由一根導(dǎo)線繞制而成的第一線圈和第二線圈；一個動圈單元上的各線圈組之間采用串聯(lián)或者并聯(lián)連接；第一線圈和第二線圈分別包括位于磁場內(nèi)的有效導(dǎo)線組和位于磁場外的連接導(dǎo)線組，每個線圈具有兩個有效導(dǎo)線組，連接導(dǎo)線組分別與兩側(cè)的有效導(dǎo)線組連接；連接導(dǎo)線組分別與基體同心，有效導(dǎo)線組中的導(dǎo)線均指向基體的圓心；在一個動圈單元中，相鄰的兩個有效導(dǎo)線組形成一個安培力發(fā)生部，每個安培力發(fā)生部對應(yīng)一個磁場，相鄰的兩個安培力發(fā)生部中電流方向相反。本發(fā)明具有制備簡單、布線均勻、體積小、轉(zhuǎn)動慣量小、固有頻率高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種角振動臺動圈
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及振動臺的組件，特別是一種角振動臺的動圈。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁式振動臺是振動標(biāo)準(zhǔn)裝置或振動試驗裝置的重要組成部分，而運(yùn)動組件是振動臺的核心部件，如電磁式角振動臺的運(yùn)動組件直接影響角振動臺的輸出力矩、工作頻率范圍和輸出波形質(zhì)量，而動圈是運(yùn)動組件的動力源，動圈形狀、繞制方法等對運(yùn)動組件的質(zhì)量起到?jīng)Q定性的作用。
[0003]對于用于標(biāo)定或校準(zhǔn)角振動傳感器的角振動臺動圈有其特殊的要求:為了獲得較小的輸出波形失真度，動圈受力要均勻，不能存在脈動現(xiàn)象，且動圈形狀要勻稱、布線要均勻；為了獲得高的角加速度，由動圈形狀決定的運(yùn)動組件轉(zhuǎn)動慣量要低；為了獲得較寬的工作頻率范圍，由動圈形狀決定的運(yùn)動組件要具有較高的固有頻率。
[0004]中國專利201020232327.9披露了一種動圈組件，包括動圈骨架及固定設(shè)置于動圈骨架下部的驅(qū)動線圈，驅(qū)動線圈主要由四層線圈組繞制形成。這種動圈組件存在的缺點(diǎn)在于:繞線難度大、布線不均勻、體積大、轉(zhuǎn)動慣量大。一般適用于直線運(yùn)動振動臺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有振動臺動圈存在的繞線難度大、布線不均勻、體積大、轉(zhuǎn)動慣量大的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種制備簡單、布線均勻、體積小、轉(zhuǎn)動慣量小、固有頻率高的角振動臺動圈。
[0006]—種角振動臺動圈,包括至少一個動圈單元,動圈單元包括圓片狀的基體和固定于基體表面上的線圈組，一個線圈組包括由一根導(dǎo)線繞制而成的第一線圈和第二線圈；一個動圈單元上的各線圈組之間采用串聯(lián)或者并聯(lián)連接；第一線圈和第二線圈分別包括位于磁場內(nèi)的有效導(dǎo)線組和位于磁場外的連接導(dǎo)線組，每個線圈具有兩個有效導(dǎo)線組，連接導(dǎo)線組分別與兩側(cè)的有效導(dǎo)線組連接；連接導(dǎo)線組分別與基體同心，有效導(dǎo)線組中的導(dǎo)線均指向基體的圓心；在一個動圈單元中，相鄰的兩個有效導(dǎo)線組形成一個安培力發(fā)生部，每個安培力發(fā)生部對應(yīng)一個磁場，而相鄰的兩個安培力發(fā)生部中電流方向相反。
[0007]當(dāng)基體上只有一個線圈組時，一根導(dǎo)線繞制成兩個形狀、大小相同的第一線圈和第二線圈，第一線圈和第二線圈串聯(lián)，第一線圈由導(dǎo)線從內(nèi)向外逐漸由小到大繞圈而成，第二線圈由導(dǎo)線從外向內(nèi)逐漸由大到小繞圈而成，所有導(dǎo)線均處于基體表面，第一線圈和第二線圈分別具有兩個有效導(dǎo)線組，連接有效導(dǎo)線組的靠近圓心端的內(nèi)側(cè)連接導(dǎo)線組和連接有效導(dǎo)線組的靠近圓周端的外側(cè)連接導(dǎo)線組；第一線圈的一個有效導(dǎo)線組和與其相鄰的第二線圈的一個有效導(dǎo)線組組成一個安培力發(fā)生部，這樣，第一線圈和第二線圈一共形成兩個安培力發(fā)生部，每個安培力發(fā)生部與一個磁場對應(yīng)；當(dāng)向線圈內(nèi)通入交變電流時，兩個安培力發(fā)生部內(nèi)的電流方向相反。線圈起始于第一線圈的內(nèi)側(cè)的連接導(dǎo)線，終止于第二線圈的內(nèi)側(cè)的連接導(dǎo)線。當(dāng)基體上只有一個線圈組時，只需有兩個磁場，每個磁場呈半圓環(huán)形，磁場由位于線圈的上方和下方的一對磁鋼形成。動圈的最大角位移由安培力發(fā)生部可在同一個磁場中回轉(zhuǎn)的最大角度決定，動圈的最大角位移決定了角振動臺的最大輸出角幅值，針對不同角振動臺輸出角幅值的要求，以及充分利用基體空間布置線圈的設(shè)計理念，可設(shè)計出不同線圈組數(shù)的動圈結(jié)構(gòu)。
[0008]當(dāng)基體上具有多個線圈組時，多個線圈組沿基體圓心陣列分布，相鄰的兩個有效導(dǎo)線組組成一個安培力發(fā)生部，線圈組之間串聯(lián)或并聯(lián)，線圈組之間通過跳線連接，線圈組的繞制方法與基體上只有一個線圈組的繞制方法相同。
[0009]tWn，基體上具有兩個線圈組時，由兩根導(dǎo)線繞成4個線圈，一根導(dǎo)線繞成兩個相鄰的線圈，并構(gòu)成一個線圈組。相鄰的有效導(dǎo)線組形成一個安培力發(fā)生部。4個線圈形成4個安培力發(fā)生部，每個安培力發(fā)生部對應(yīng)一個磁場，共4對磁鋼。當(dāng)安培力發(fā)生部的有效導(dǎo)線數(shù)量確定時，單個線圈所需繞制的圈數(shù)是該有效導(dǎo)線數(shù)的一半。因此，用兩個有效導(dǎo)線組組成一個安培力發(fā)生部能夠充分利用基體表面的空間，減小基體直徑，降低動圈的轉(zhuǎn)動慣量，使動圈輸出的角運(yùn)動量值更大。
[0010]當(dāng)單個動圈單元不能提供足夠的洛侖茲力激發(fā)動態(tài)扭矩時，可采用多個動圈單元來提供，各個動圈單元采用疊層形式粘結(jié)在一起，且所有動圈單元上的線圈組均相同，并在同一位置上疊加。假設(shè)每個動圈單元有效導(dǎo)線的條數(shù)力a則整個動圈中的有效導(dǎo)線數(shù)為:
Ar = HflE,其中K為動圈單元的數(shù)量。
[0011]進(jìn)一步，動圈單元的數(shù)量為多個時，多個動圈單元之間串聯(lián)連接。具體來說，串聯(lián)是指兩個相鄰的動圈單元中，一個動圈單元的線圈起點(diǎn)與另一個動圈單元的線圈終點(diǎn)連接。
[0012]或者，多個動圈單元之間并聯(lián)連接。具體來說，并聯(lián)是指兩個相鄰的動圈單元，線圈的起點(diǎn)與起點(diǎn)連接，線圈的終點(diǎn)與終點(diǎn)連接。
[0013]動圈的轉(zhuǎn)動慣量J與動圈的外徑％、內(nèi)徑1?、厚度&和動圈密度P的關(guān)系
為
【權(quán)利要求】
1.一種角振動臺動圈，包括至少一個動圈單元，其特征在于:動圈單元包括圓片狀的基體和固定于基體表面上的線圈組，一個線圈組包括由一根導(dǎo)線繞制而成的第一線圈和第二線圈；一個動圈單元上的各線圈組之間采用串聯(lián)或者并聯(lián)連接；第一線圈和第二線圈分別包括位于磁場內(nèi)的有效導(dǎo)線組和位于磁場外的連接導(dǎo)線組，每個線圈具有兩個有效導(dǎo)線組，連接導(dǎo)線組分別與兩側(cè)的有效導(dǎo)線組連接；連接導(dǎo)線組分別與基體同心，有效導(dǎo)線組中的導(dǎo)線均指向基體的圓心；在一個動圈單元中，相鄰的兩個有效導(dǎo)線組形成一個安培力發(fā)生部，每個安培力發(fā)生部對應(yīng)一個磁場，相鄰的兩個安培力發(fā)生部中電流方向相反。
2.如權(quán)利要求1所述的角振動臺動圈，其特征在于:一根導(dǎo)線繞制成兩個形狀、大小相同的第一線圈和第二線圈，第一線圈和第二線圈串聯(lián)，第一線圈由導(dǎo)線從內(nèi)向外逐漸由小到大繞圈而成，第二線圈由導(dǎo)線從外向內(nèi)逐漸由大到小繞圈而成，所有導(dǎo)線均處于基體表面，第一線圈和第二線圈分別具有兩個有效導(dǎo)線組，連接有效導(dǎo)線組的靠近圓心端的內(nèi)側(cè)連接導(dǎo)線組和連接有效導(dǎo)線組的靠近圓周端的外側(cè)連接導(dǎo)線組；第一線圈的一個有效導(dǎo)線組和與其相鄰的第二線圈的一個有效導(dǎo)線組組成一個安培力發(fā)生部。
3.如權(quán)利要求1所述的角振動臺動圈，其特征在于:多個線圈組沿基體圓心陣列分布，相鄰的兩個有效導(dǎo)線組組成一個安培力發(fā)生部，線圈組之間串聯(lián)或并聯(lián)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的角振動臺動圈，其特征在于:動圈的轉(zhuǎn)動慣量Jr與動圈的外徑r 、內(nèi)徑、厚度和動圈密度的關(guān)系為:
5.如權(quán)利要求4所述的角振動臺動圈，其特征在于:動圈單元的數(shù)量為多個時，多個動圈單元之間串聯(lián)連接。
6.如權(quán)利要求4所述的角振動臺動圈，其特征在于:動圈單元的數(shù)量為多個時，多個動圈單元之間并聯(lián)連接。
7.制造如權(quán)利要求1所述的角振動臺動圈的方法包括以下步驟: 1)、制備動圈單元，其中動圈單元的基體由玻璃布、環(huán)氧和溶劑固化而成，基體表面通過粘結(jié)劑經(jīng)熱壓的方式壓上一層厚薄均勻的銅層； 2)、對基體表面的銅層進(jìn)行刻蝕加工，刻去基體表面除導(dǎo)線圈外的銅層，剩余的銅層就形成了線圈； 3)、在導(dǎo)線的引線口處開設(shè)小孔，并將該小孔經(jīng)清洗除油除雜、涂覆碳黑，然后化學(xué)鍍銅形成連接孔焊盤； 4)、當(dāng)有多個動圈單元時，相鄰動圈單元的線圈位置平行且對齊，在加熱加壓條件下利用壓層機(jī)把多個動圈單元通過半固化片膠接壓制成一個動圈。
【文檔編號】G01M7/02GK103674455SQ201310451020
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】何聞, 唐波, 賈叔仕, 周杰 申請人:浙江大學(xué)