專利名稱：電磁鐵勵(lì)振式自激振蕩型振動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁鐵勵(lì)振式的自激振蕩型振動(dòng)裝置。
例如，在工業(yè)調(diào)查會(huì)發(fā)行(1992年)的″振動(dòng)應(yīng)用技術(shù)″中公開了一種如圖8所示的自激振蕩型振動(dòng)裝置。
圖8表示閉合回路，一般在開環(huán)傳遞函數(shù)的相位滯后為180°的頻率(相位交界點(diǎn))上開環(huán)傳遞函數(shù)的增益在1(穩(wěn)定邊界)以上時(shí)，如將回路閉合則將產(chǎn)生自激振蕩。為改善自激振蕩的建起特性，必須將增益充分增大(例如為穩(wěn)定邊界增益的100倍)。該增益的詳細(xì)內(nèi)容不僅有振動(dòng)檢測(cè)器增益、控制器增益，功率放大器增益，還包含振動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的輸入輸出變換增益。然而，當(dāng)振動(dòng)驅(qū)動(dòng)器為電磁鐵時(shí)，其電流—吸引力特性如圖9所示具有平方非線性特性。因此，當(dāng)電流大約為零時(shí)(范圍A)，輸入輸出變換增益也變?yōu)榱?斜率約等于零)，不可能實(shí)現(xiàn)開環(huán)特性的高增益，因而不會(huì)引起自激振蕩。
本發(fā)明的目的是提供一種電磁鐵勵(lì)振式的自激振蕩型振動(dòng)裝置，在產(chǎn)生自激振蕩前即使是幾乎無振蕩的狀態(tài)，電磁鐵的輸入輸出變換增益也不為零，而是具有一定的值，能使開環(huán)傳遞特性達(dá)到高增益，因而當(dāng)將回路閉合時(shí)，能夠可靠地產(chǎn)生自激振蕩。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明的電磁鐵勵(lì)振式的自激振蕩型振動(dòng)裝置具有用來檢測(cè)振動(dòng)機(jī)器的振動(dòng)位移的振動(dòng)位移檢測(cè)器、將振動(dòng)位移檢測(cè)器的輸出作為負(fù)反饋信號(hào)且用反饋增益加以放大的自激振蕩控制器、對(duì)該控制器的輸出進(jìn)行功率放大的功率放大器、以及接收該電力放大器的輸出的電磁鐵，借助于流過該電磁鐵線圈的電流產(chǎn)生的磁性吸引力對(duì)上述振動(dòng)機(jī)器勵(lì)振，該自激振蕩型振動(dòng)裝置的特征在于在上述電磁鐵的線圈上連接一個(gè)二極管。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明的電磁鐵勵(lì)振式的自激振蕩型振動(dòng)裝置具有用來檢測(cè)振動(dòng)機(jī)器的振動(dòng)位移的振動(dòng)位移檢測(cè)器、將振動(dòng)位移檢測(cè)器的輸出作為負(fù)反饋信號(hào)且用反饋增益加以放大的自激振蕩控制器、對(duì)該控制器的輸出進(jìn)行功率放大的功率放大器、以及接收該電力放大器的輸出的電磁鐵，借助于流過該電磁鐵線圈的電流產(chǎn)生的磁性吸引力對(duì)上述振動(dòng)機(jī)器勵(lì)振，該自激振蕩型振動(dòng)裝置的特征還在于在上述電磁鐵內(nèi)包含永久磁鐵。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明的電磁鐵勵(lì)振式的自激振蕩型振動(dòng)裝置具有用來檢測(cè)振動(dòng)機(jī)器的振動(dòng)位移的振動(dòng)位移檢測(cè)器、將振動(dòng)位移檢測(cè)器的輸出作為負(fù)反饋信號(hào)且用反饋增益加以放大的自激振蕩控制器、對(duì)該控制器的輸出進(jìn)行功率放大的功率放大器、以及接收該電力放大器的輸出的電磁鐵，借助于流過該電磁鐵線圈的電流產(chǎn)生的磁性吸引力對(duì)上述振動(dòng)機(jī)器勵(lì)振，該自激振蕩型振動(dòng)裝置的特征還在于在上述電磁鐵的線圈內(nèi)流過恒定的直流電流。
如按照權(quán)利要求1的發(fā)明，則即使在電流變化小的情況下，其輸入輸出變換增益的平均值也不為零，而是具有一定的有限值，借助于該增益，可以迅速地建起振動(dòng)機(jī)器的自激振蕩。
如按照權(quán)利要求2的發(fā)明，通過在電磁鐵的線圈內(nèi)流過恒定的直流電流，則電流—吸引力雖然是平方特性，但因該電流值加在微小變化的電流上，可以在該區(qū)域的電流吸引力的平方特性中獲得一定的有限輸入輸出增益，因此同樣能迅速地建起振動(dòng)機(jī)器的自激振蕩。
如按照權(quán)利要求3的發(fā)明，則由于電磁鐵的磁通中經(jīng)常存在著電磁鐵所包含的永久磁鐵的磁通，所以即使流過線圈的電流微小，但在電流吸引力平方特性的某一區(qū)域中能得到有限的輸入輸出增益，因而該振動(dòng)機(jī)器能夠可靠地產(chǎn)生自激振蕩。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電磁鐵勵(lì)振式自激振蕩型振動(dòng)裝置的框圖。
圖2是表示圖1中振動(dòng)驅(qū)動(dòng)器7的具體結(jié)構(gòu)的部分正視圖。
圖3是說明其動(dòng)作用的時(shí)間圖。
圖4是表示其動(dòng)作用的電流—吸引力特性曲線圖。
圖5是表示本發(fā)明第2實(shí)施例中振動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的主要部分的正視圖。
圖6是本發(fā)明第3實(shí)施例的自激振蕩型振動(dòng)裝置中的自激振蕩控制器的框圖。
圖7是表示其動(dòng)作用的電流—吸引力關(guān)系曲線圖。
圖8是現(xiàn)有例的自激振蕩型振動(dòng)裝置的框圖。
圖9是表示其動(dòng)作用的電流—吸引力特性曲線圖。
符號(hào)說明1自激振蕩型振動(dòng)裝置2振動(dòng)機(jī)械3振動(dòng)位移檢測(cè)器5自激振蕩控制器8a 永久磁鐵
9電磁線圈13 二極管15 加法器以下，參照


本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例的電磁鐵勵(lì)振式自激振蕩型振動(dòng)裝置，其總體以1表示，在本實(shí)施例中振動(dòng)機(jī)械2是一個(gè)振動(dòng)送料器，在圖2中示出其一部分，靠近振動(dòng)送料器配置的振動(dòng)位移檢測(cè)器3的輸出供給到振幅控制器4。振幅控制器4具有眾所周知的結(jié)構(gòu)，用于設(shè)定規(guī)定的振幅值，在這里與振動(dòng)位移檢測(cè)器3的輸出進(jìn)行比較，與兩者之差值對(duì)應(yīng)的輸出由線路c導(dǎo)出。自激振蕩控制器5如圖6所示由交流放大器11及飽和限幅器12構(gòu)成，該控制器5的輸出供給線路c，由功率放大器6放大，其放大輸出被供給到振動(dòng)驅(qū)動(dòng)器7。在本實(shí)施例中，如圖2所示，振動(dòng)驅(qū)動(dòng)器7是電磁鐵勵(lì)振機(jī)構(gòu)，由E形固定電磁鐵鐵芯8和纏繞在其上的電磁線圈9以及間隔著空隙G與鐵芯相對(duì)設(shè)置的銜鐵S構(gòu)成，可動(dòng)部M與固定部T通過按等角度間隔配置的傾斜板簧10聯(lián)結(jié)。上述的振動(dòng)位移檢測(cè)器3靠近傾斜板簧10配置，它是一種渦流式檢測(cè)器，其輸出供給到振幅控制器4。此外，按照本發(fā)明，在電磁線圈9上連接了一個(gè)二極管13。并且，該系統(tǒng)磁路的自激磁阻還隨著銜鐵S與固定電磁鐵鐵芯8之間的空隙G而變化，在磁振動(dòng)中以諧振頻率振動(dòng)。因此，力與位移的相位差為90°，而電壓與電流的相位差為90°，所以在圖1示出的閉合回路中，振動(dòng)位移檢測(cè)器3的輸出經(jīng)線路a負(fù)反饋到自激振蕩控制器5，作為整體構(gòu)成180°的相位差，因此可能產(chǎn)生自激振蕩。
本發(fā)明實(shí)施例的電磁鐵勵(lì)振式自激振蕩型振動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)如上所述，以下對(duì)其動(dòng)作進(jìn)行說明。
圖中未示出的直流電源通過開關(guān)連接于功率放大器6，通過將該開關(guān)閉合，產(chǎn)生自激振蕩并使振動(dòng)機(jī)械開始振動(dòng)，按照本實(shí)施例，因在振動(dòng)驅(qū)動(dòng)器7即電磁鐵的電磁線圈9上連接著二極管13，所以電流隨時(shí)間的變化如圖3所示，相對(duì)于時(shí)間軸是非對(duì)稱的。即，電流與吸引力的關(guān)系(非線性的平方特性)如圖4所示，當(dāng)電流很微小時(shí)，在原點(diǎn)零點(diǎn)處，其斜率是零，電流如圖3所示變化時(shí)，即使變化微小，但電流—吸引力、即輸入輸出變換增益具有相同的符號(hào)，所以仍能具有一定的平均值。因此，在圖1所示的閉合回路中，能迅速地開始自激振蕩，振動(dòng)機(jī)械隨后能夠可靠地進(jìn)行自激振動(dòng)。
另外，在本實(shí)施例中，由于自激振蕩控制器5具有飽和限幅器12，它接受振幅控制器4的輸出，使其限幅電平振幅隨偏差而變化，因此能使振動(dòng)機(jī)械2的可動(dòng)部M以在振幅控制器4中設(shè)定的規(guī)定振幅振動(dòng)。在以上的結(jié)構(gòu)中已經(jīng)說明，在理想情況下振動(dòng)驅(qū)動(dòng)器7產(chǎn)生90°的相位滯后，但實(shí)際上與90°是有差異的，所以也可在自激振蕩控制器5內(nèi)增加具有相位延遲功能的環(huán)節(jié)，因此在圖1的閉合回路中能夠使振動(dòng)位移檢測(cè)器3的輸出相對(duì)于振動(dòng)驅(qū)動(dòng)器7的輸出線路以準(zhǔn)確的180°相位滯后進(jìn)行負(fù)反饋。因此振動(dòng)機(jī)械2可以諧振振動(dòng)，并能進(jìn)行跟蹤控制。
圖5示出本發(fā)明第2實(shí)施例的振動(dòng)驅(qū)動(dòng)器7′，與上述實(shí)施例中對(duì)應(yīng)的部分標(biāo)以相同的符號(hào)，其詳細(xì)的說明省略。
即在本實(shí)施例中，將永久磁鐵8a裝在固定電磁鐵鐵芯8′內(nèi)形成一個(gè)整體。因此，產(chǎn)生如箭頭所示的恒定磁通B0。所以即使流過電磁線圈9的電流為零，但在如圖7所示的業(yè)已提到過的平方特性中，在B區(qū)域加微小電流的情況下，就已經(jīng)能產(chǎn)生一定的吸引力，因此輸入輸出變換增益具有近似恒定的值(B區(qū)域的斜率)，振動(dòng)機(jī)械2易于開始自激振蕩，且能穩(wěn)定地運(yùn)行。即，在永久磁鐵8a產(chǎn)生的恒定磁通分量B0上加上由微小電流產(chǎn)生的變化分量B。因此，當(dāng)檢測(cè)器3的檢測(cè)電流、噪聲等產(chǎn)生的微小電流流過電磁線圈9時(shí)，由于是在正的區(qū)域變化，所以輸入輸出增益的平均值不會(huì)是零，可開始自激振蕩。而另一方面，如沒有恒定磁通分量B0，則因微小電流在靠近0點(diǎn)的(+)(-)區(qū)域變化，所以輸入輸出變換增益變?yōu)榱?，就不能開始自激振蕩。
圖6示出本發(fā)明第3實(shí)施例的自激振蕩控制器5，與第1實(shí)施例相同具有交流放大器11及飽和限幅器12，但飽和限幅器12的輸出被供給到加法器15，這是將恒定的直流電流作為恒流指令供給的。因此，在振動(dòng)驅(qū)動(dòng)器7′的電磁線圈9中流過恒定的直流電流，在圖7所示的電流吸引特性中，當(dāng)與第2實(shí)施例相同流過微小電流時(shí)，具有以該B區(qū)域的斜率為依據(jù)的輸入輸出變換增益，因此同樣能可靠地開始自激振蕩，并能穩(wěn)定地運(yùn)行。
如上所述，按照本發(fā)明的實(shí)施例，電磁鐵勵(lì)振方式雖然具有非線性的平方特性，但能夠可靠地開始自激振蕩。
以上說明了本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)然，本發(fā)明不限于此，以本發(fā)明的技術(shù)思想為基礎(chǔ)可以有各種各樣的變形。
例如，在以上的實(shí)施例中，振動(dòng)機(jī)械2假定是振動(dòng)送料器，但可將其修改為能夠適用于一般具有電磁勵(lì)振機(jī)構(gòu)的所有振動(dòng)機(jī)械。
另外，在以上的實(shí)施例中，作為振動(dòng)檢測(cè)器3，使其靠近板簧10，并采用所謂的渦流式的檢測(cè)器，但當(dāng)然不受此限制，例如也可將壓電元件(用鋯酸鉛構(gòu)成)安裝在可動(dòng)部M上，對(duì)其輸出進(jìn)行2次積分并供給振幅放大器4。
如上所述，如采用本發(fā)明的電磁鐵勵(lì)振式自激振蕩型振動(dòng)裝置，則盡管力與電流的關(guān)系是非線性的，仍能可靠地開始自激振動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種電磁鐵勵(lì)振式自激振蕩型振動(dòng)裝置，它具有用來檢測(cè)振動(dòng)機(jī)器的振動(dòng)位移的振動(dòng)位移檢測(cè)器、將振動(dòng)位移檢測(cè)器的輸出作為負(fù)反饋信號(hào)且用反饋增益加以放大的自激振蕩控制器、對(duì)該控制器的輸出進(jìn)行功率放大的功率放大器、以及接收該功率放大器的輸出的電磁鐵，借助于流過該電磁鐵線圈的電流產(chǎn)生的磁性吸引力對(duì)上述振動(dòng)機(jī)器勵(lì)振，該自激振蕩型振動(dòng)裝置的特征在于在上述電磁鐵的線圈上連接一個(gè)二極管。
2.一種電磁鐵勵(lì)振式自激振蕩型振動(dòng)裝置，它具有用來檢測(cè)振動(dòng)機(jī)器的振動(dòng)位移的振動(dòng)位移檢測(cè)器、將振動(dòng)位移檢測(cè)器的輸出作為負(fù)反饋信號(hào)且用反饋增益加以放大的自激振蕩控制器、對(duì)該控制器的輸出進(jìn)行功率放大的功率放大器、以及接收該電力放大器的輸出的電磁鐵，借助于流過該電磁鐵線圈的電流產(chǎn)生的磁性吸引力對(duì)上述振動(dòng)機(jī)器勵(lì)振，該自激振蕩型振動(dòng)裝置的特征在于在上述電磁鐵內(nèi)包含永久磁鐵。
3.一種電磁鐵勵(lì)振式自激振蕩型振動(dòng)裝置，它具有用來檢測(cè)振動(dòng)機(jī)器的振動(dòng)位移的振動(dòng)位移檢測(cè)器、將振動(dòng)位移檢測(cè)器的輸出作為負(fù)反饋信號(hào)且用反饋增益加以放大的自激振蕩控制器、對(duì)該控制器的輸出進(jìn)行功率放大的功率放大器、以及接收該電力放大器的輸出的電磁鐵，借助于流過該電磁鐵線圈的電流產(chǎn)生的磁性吸引力對(duì)上述振動(dòng)機(jī)器勵(lì)振，該自激振蕩型振動(dòng)裝置的特征還在于在上述電磁鐵的線圈內(nèi)流過恒定的直流電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的電磁鐵勵(lì)振式自激振蕩型振動(dòng)裝置，其特征在于上述自激振蕩控制器內(nèi)裝有的飽和環(huán)節(jié)的飽和電平可根據(jù)上述振動(dòng)位移檢測(cè)器的輸出改變。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)所述的電磁鐵勵(lì)振式自激振蕩型振動(dòng)裝置，其特征在于上述自激振蕩控制器具有相位延遲功能，上述振動(dòng)機(jī)器的諧振頻率與自激振動(dòng)的頻率一致。
全文摘要
本發(fā)明的目的是使電磁鐵勵(lì)振式的振動(dòng)裝置可靠地開始自激振蕩。在振動(dòng)驅(qū)動(dòng)器7即電磁鐵7的固定電磁鐵鐵芯8上纏繞的電磁線圈9連接一個(gè)二極管13。因此即使是微小的電流變化也能可靠地開始自激振蕩。
文檔編號(hào)B06B1/02GK1137017SQ9610297
公開日1996年12月4日 申請(qǐng)日期1996年3月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月29日
發(fā)明者栗田裕, 村岸恭次, 安田均 申請(qǐng)人:神鋼電機(jī)株式會(huì)社