CN1900660A - 电动式角振动台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对角运动传感器进行动态性能测试和校准的电动式角振动台。角振动台由励磁系统、驱动系统和弹簧导向系统组成；乳胶管作为支撑弹簧，具有很好的线性范围，采用三角支撑结构，预先使其在工作角度范围内保持张紧状态，从而可以保证偏转角度与回转力矩在较大角度范围内成正比例关系，保证了角振动台波形在较大角位移范围内振动波形不失真；动圈骨架结构安装加固瓦片，形成闭合柱面，大大提高了动圈骨架结构的固有频率，在同样尺寸条件下，固有频率将近三千赫兹，与现有技术相比，固有频率提高6倍，保证了角振动台可以工作在更高频率范围；采用空气轴承作为支撑导向部件，确保高承载能力、无摩擦高精度旋转导向。

Description

电动式角振动台
技术领域：本发明涉及一种用于对角运动传感器进行动态性能测试和校准的电动式角振动台。
背景技术：目前，角振动台的结构采用直流力矩电机作为驱动部件、主轴和工作台面作为运动部件、精密轴承作为运动部件的支撑结构，当直流力矩电机通有交变的电流时，电机产生交变的力矩作用于运动部件，使运动部件产生角振动，为了保证角振动的回转中心不偏移，需要精密轴承对运动部件进行轴向和径向的约束。此种角振动台由于电机时间常数的影响，不适应于更高频率角振动的产生，一般的工作频率范围在100Hz以下，而且由于复杂电机磁场，即使采用无刷直流力矩电机，对角振动的波形产生不利影响，如果采用有刷直流力矩电机，加上电机本身摩擦力的影响，更加恶化角振动波形。在此种角振动台结构中，一般采用控制角位置或角速度的方式来保证角振动的平衡位置，技术复杂程度高。
发明内容：本发明的目的是提供一种工作角度范围较大、可兼顾低频和高频、波形失真度小的电动式角振动台。本发明的技术解决方案是：角振动台的励磁系统由电工纯铁制成的底座1、磁轭2、导磁铁芯3以及励磁线圈5组成，底座1、磁轭2、导磁铁芯3均选用电工纯铁；驱动系统由动圈骨架4、过渡法兰6及驱动轴8组成，弹簧导向系统由空气轴承7和三角支撑弹簧9组成；动圈骨架4上设有缠绕导线的导线槽10，动圈骨架4插入磁轭2与导磁铁芯3的缝隙中并使导磁铁芯3置于动圈骨架4中，导磁铁芯3安装在底座1上，动圈骨架4的两边由螺钉各固定一个加固瓦片11，使动圈骨架成为闭合柱面；动圈骨架4通过过渡法兰6与驱动轴8相连；空气轴承7套接在驱动轴8外，空气轴承7的上端固接三角支撑弹簧9；三角支撑弹簧9由三根长度相等的橡胶管13组成，三角弹簧9的拉伸方向与台面12的圆周切线方向平行，并压紧在台面12上；振动台面12与驱动轴8固接。本发明采用乳胶管作为支撑弹簧，具有很好的线性范围，采用三角支撑结构，预先使其在工作角度范围内保持张紧状态，从而可以保证偏转角度与回转力矩在较大角度范围内成正比例关系，保证了角振动台波形在较大角位移范围内振动波形不失真；动圈骨架结构安装加固瓦片，形成闭合柱面，大大提高了动圈骨架结构的固有频率，在同样尺寸条件下，固有频率将近三千赫兹，与现有技术相比，固有频率提高6倍，保证了角振动台可以工作在更高频率范围；采用空气轴承作为支撑导向部件，确保高承载能力、无摩擦、高精度旋转导向；动圈骨架与驱动轴之间的过渡法栏选用陶瓷材料，在确保连接刚度和强度的前提下，具有阻止热传导的作用，否则动圈在运行过程中产生的热量会引起驱动轴的膨胀，严重情况会导致空气轴承抱死。
此种角振动台驱动导线围绕线框缠绕，线框两侧导线中的电流方向相反，工作磁场由N极指向S极。以线框回转轴心为参考，线框左右两侧导线中的电流在磁场的作用下，产生相同旋转方向的驱动力矩，当驱动电流交变时，产生交变的驱动力矩，作用于惯量弹簧系统，使线框所连接的驱动轴和台面产生相应的角振动。此角振动台设计专门的恢复弹簧，比较简便地解决了角振动中心的定位问题和较大转角下恢复力的非线性。此结构的不足之处在于安装工艺和绕线工艺比较复杂，由于结构刚性和电气特性，不适宜工作2000Hz以上。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明动圈骨架示意图；
图3为本发明三角支撑结构示意图。
具体实施方式：
角振动台的励磁系统由底座1、磁轭2、导磁铁芯3以及励磁线圈5组成，底座1、磁轭2、导磁铁芯3均选用电工纯铁；驱动系统由动圈骨架4、过渡法兰6及驱动轴8组成，弹簧导向系统由空气轴承7和三角支撑弹簧9组成；动圈骨架4选用铝合金材料，动圈骨架4上设有缠绕导线的导线槽10，动圈骨架4插入磁轭2与导磁铁芯3的缝隙中，使导磁铁芯3置于动圈骨架4中，磁轭2置于动圈骨架4的外围，通过空气轴承7的导向作用，使动圈骨架4能够在磁轭2与导磁铁芯3内自由旋转，导磁铁芯3安装在底座14上，动圈骨架4的两个槽面由螺钉各固定一个加固瓦片11，使动圈骨架4成为闭合柱面；动圈骨架4通过过渡法兰6与驱动轴8相连；空气轴承7套接在驱动轴8外，空气轴承7的上端固接三角弹簧9，下端座落在底座1上；三角弹簧9由三根长度相等的乳胶管13组成，乳胶管13与机座有三个圆周均匀分布的紧固点，以正三角形态分布在台面12周围，三角弹簧9的拉伸方向与台面12的圆周切线方向平行，在与台面12的切点处有三个紧固点，用压紧块13压紧在台面12上；振动台面12与驱动轴8固定。
实施例一
角振动台的磁缸由电工纯铁制成的底座1、磁轭2、导磁铁芯3构成，底座1和磁轭2采用多个螺钉进行连接，导磁铁芯3先置于动圈骨架4，两边有非导磁材料制成的支杆通过螺纹连接在底座1上，将励磁线圈5安装在磁轭2上，当线圈5同有直流电时，磁轭2和导磁铁芯3的间隙之间产生均匀的磁场；动圈骨架4、过渡法兰6、驱动轴8和振动台面12共同组成角振动台的运动部分，之间通过螺纹连接；运动部分的支撑、定位和恢复通过空气轴承7和三角支撑弹簧9共同完成；动圈骨架4的两边由螺钉各固定一个加固瓦片11，使动圈骨架成为闭合柱面；动圈骨架4通过过渡法兰6与驱动轴8相连；空气轴承7套接在驱动轴8外，空气轴承7的上端固接三角支撑弹簧9；三角支撑弹簧9由三根长度相等的橡胶管13组成，三角弹簧9的拉伸方向与台面12的圆周切线方向平行，并压紧在台面12上；振动台面12与驱动轴8固接。

Claims (4)

1.一种电动式角振动台，其特征是：角振动台由励磁系统、驱动系统和弹簧导向系统组成，励磁系统由电工纯铁制成的底座(1)、磁轭(2)、导磁铁芯(3)以及励磁线圈(5)组成；驱动系统由动圈骨架(4)、过渡法兰(6)及驱动轴(8)组成；弹簧导向系统由空气轴承(7)和三角支撑弹簧(9)组成；动圈骨架(4)上设有缠绕导线的导线槽(10)，动圈骨架(4)插入磁轭(2)与导磁铁芯(3)的缝隙中并使导磁铁芯(3)置于动圈骨架(4)中，导磁铁芯(3)安装在底座(14)上，动圈骨架(4)的两个槽面由螺钉各固定一个加固瓦片(11)，使动圈骨架成为闭合柱面；动圈骨架(4)通过过渡法兰(6)与驱动轴(8)相连；空气轴承(7)套接在驱动轴(8)外，空气轴承(7)的上端固接三角弹簧(9)；三角弹簧(9)由三根长度相等的乳胶管(13)组成，三角弹簧(9)的拉伸方向与台面(12)的圆周切线方向平行，并用压紧块(13)压紧在台面(12)上。
2.根据权利要求1所述的电动式角振动台，其特征是：动圈骨架采用铝合金材料，驱动轴为空心轴。
3.根据权利要求1所述的电动式角振动台，其特征是：三角支撑弹簧采用乳胶管制作。
4.根据权利要求1所述的电动式角振动台，其特征是：轴承为空气静压轴承或油膜轴承或机械轴承。
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Free format text: FORMER NAME: AVIC I BEIJING CHANGCHENG INSTITUTE OF METROLOGY + MEASUREMENT (CIMM)

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Address after: 100095 Beijing, box No. 1066

Patentee after: Beijing Changcheng Institute of Metrology & Measurement, Aviation Industry Corporaation of China

Address before: 100095 Beijing, box No. 1066

Patentee before: AVIC I Beijing Changcheng Institute of Metrology & Measurement (CIMM)

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: CHINA CHANGCHENG MEASUREMENT AND TESTING (TIANJIN)

Free format text: FORMER OWNER: BEIJING CHANGCHENG INSTITUTE OF METROLOGY + MEASUREMENT, AVIATION INDUSTRY CORPORAATION OF CHINA

Effective date: 20141231

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Effective date of registration: 20141231

Address after: 300457 science and Technology Park, room 80, Fourth Avenue, Tianjin economic and Technological Development Zone, Binhai New Area, Tianjin, China

Patentee after: China the Great Wall Measurement & Testing (Tianjin) Co., Ltd.

Address before: 100095 Beijing, box No. 1066

Patentee before: Beijing Changcheng Institute of Metrology & Measurement, Aviation Industry Corporaation of China