CN200970577Y - 高效电动式激振器 - Google Patents

Abstract

一种高效电动式激振器，属于利用电磁作用产生机械振动的设备技术领域。主要包括永磁铁、轭铁、动圈组件、缸体和弹簧片支承组件，其特征在于所述永磁铁的上、下两端面固定轭铁后装配在激振器缸体间，轭铁与缸体的上、下端侧壁间形成两个气隙；所述的动圈组件通过弹簧片支承组件与缸体连接，动圈组件的驱动线圈位于缸体和轭铁形成的两个气隙间。设计结构合理，输出的激振力大、体积小、重量轻，可广泛的适用于对飞机、汽车、房屋、桥梁和家用电器等结构件的振动试验、动态力学性能分析。

Description

高效电动式激振器

技术领域

本实用新型属于利用电磁作用产生机械振动的设备技术领域，尤其涉及一种用于模状试验和分析的电动式激振器。

背景技术

激振器是用以产生振动力，并将这种振动力加到其他结构和设备上的器械。电动式激振器是利用通有交变电流的线圈在磁场中受力而产生激振力。通用的电动式激振器是由永久磁铁产生恒定的磁场，动圈通过拱形弹簧支承在恒定的磁场中，顶杆和动圈固定在一起，组成激振器的可动部分。当动圈中流过交变电流时，可动部分产生交变的激振力，并通过顶杆将激振力传递给试验构件。但是由顶杆施加到被激对象上的激振力，不等于线圈受到的电动力。传动比(电动力与激振力之比)与激振器运动部分和被测对象本身的质量刚度、阻尼等因素有关，而且还是频率的函数。只有当激振器可动部分质量与被测对象的质量相比可略去不计，且激振器与被激对象的连接刚度好，顶杆系统刚性也很好的情况下才可以认为电动力等于激振力。为了得到高效、较大激振力的激振器，研发人员对激振器的结构进行了多种改进。

美国CSA Engineering，Inc.曾经开发了一种电磁作动器，它主要由一块高强度磁铁、两块导磁板、两个导磁线圈和两组片状弹簧组成。磁铁两端吸附有导磁板，组成振子，两个电磁线圈绕向相反分别粘固于导磁外筒两端内壁，位置与导磁板相对，片状弹簧和穿心螺栓从两端连接振子和导磁外筒，构成一个电磁激振系统。由于只有两块导磁板，因此可以布置得电磁线圈有效匝数较少，产生的电磁激振力也较小，当需要较大激振力时，激振器的磁铁用量、电流强度、体积和成本均比较大，增加了结构布置和控制系统的难度。

1993年3月17日公开的中国专利ZL 92107587.1提供了一种高能激振器，它由壳体、永磁磁钢、磁极盖板、磁盘、铜环、动圈、动圈骨架，支承环底座、支承环、弹簧片、台面、加紧轴所构成，其特征在于永磁磁钢采用高能永磁材料置于壳体和永磁盖板之间构成内磁式结构，铜环由内铜环和外铜环组成，分别压配在磁极盖板和磁盘上，动圈置于内铜环和外铜环之间的磁间隙中，弹簧片为具有良好频响特性和足够强度的四桥式双人字型圆盘弹簧片。该激振器虽然缩小了动圈的体积，减轻了重量，但激振力没有得到有效提升，同时动圈的重量仍然很大，激振器的效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种体积小、激振力大、重量轻的电动式激振器，有效的将现有电动式激振器的激振力提高一倍，确保了动圈工作频响范围。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种高效电动式激振器，包括永磁铁、轭铁、动圈组件、缸体和弹簧片支承组件，其特征在于所述永磁铁的上、下两端面固定轭铁后装配在激振器缸体间，轭铁与缸体的上、下端侧壁间形成两个气隙；所述的动圈组件通过弹簧片支承组件与缸体连接，动圈组件的驱动线圈位于缸体和轭铁形成的两个气隙间。

所述动圈组件由动圈骨架和驱动线圈组成，动圈骨架的上端固定有顶杆，驱动线圈为无骨架驱动线圈，驱动线圈分为两段分别固定在动圈骨架的下端，每段设置在气隙间。

所述的弹簧片支承组件包括水平支承弹簧板和垂直支承弹簧板；水平支承弹簧板由四组均布的弹簧片组成，每组上下各一片，所述弹簧片的一端和动圈组件连接，另一端与支承块连接形成水平支承弹簧，垂直支承弹簧板由四组均布的弹簧片组成，每组内外各两片，所述弹簧片的下端固定在缸体上，其上端与水平弹簧板的支承块固定连接用于支承水平弹簧板。

所述的弹簧片支承组件的弹簧片均为环氧树脂板材。

所述的缸体为筒状结构，其上下端分别向内径向凸起，环形凸起的侧壁与轭铁侧壁间形成气隙。

所述的缸体与轭铁形成气隙的缸体测壁上设置有一铜环。

所述的永磁铁为强磁材料，轭铁通过粘结或螺栓方式与永磁铁固定连接。

该激振器还包括有支架和底板，所述缸体通过两个对称设置的紧固调节手柄固定在支架上并可绕紧固调节手柄转动，缸体的下端与底板固定，轭铁和永磁铁固定连接后与底板固定。

所述缸体上端面设置有动圈组件罩体，动圈组件上端固定有顶杆，顶杆的一端由罩体顶部开设的通孔探出，并位于罩体外。

本实用新型提供的电动式激振器是利用电磁理论设计的，采用永磁材料来作为直流磁场。为了提高激振力，采用双气隙磁回路，激振器缸体的上下两端分别具有向内的径向凸起，该环形凸起与轭铁形成了两个环形气隙，使该激振器的动圈组件在同等质量和通过电流强度相同的条件下，激振能量提高一倍。

永磁铁采用高磁性能的硬磁材料，例如稀土永磁材料-钕铁硼等高磁材料，它具有剩磁高、矫顽磁力大、磁能强、表面磁通量大的优点。同时，为了得到高响应的频率特性，使用环氧树脂板作为弹簧片支承组件的水平弹簧片和垂直弹簧片，它具有质量轻、韧性优良、刚度小的优点，由水平支承弹簧板和垂直支承弹簧板组成的支承组件的共振频率不会影响动圈的工作频率，能够确保动圈工作频响在5～3000Hz，位移(P-P)可以达到25mm。该激振器的水平支承弹簧片可以由8片弹簧片组成，垂直支承弹簧可以由16片弹簧片组成。

为了减轻动圈组件的重量，提高共振频率，动圈组件的驱动线圈采用无骨架动圈绕制结构，该无骨架动圈绕制结构可将线圈分内外双层绕制成筒形动圈绕组结构，采用粘结剂将动圈绕组中的线圈固联成整体，也可以采用其它无骨架动圈绕制结构，尽量将动圈骨架挖空，在保证动圈组件刚度大的情况下减轻重量。无骨架动圈分为两段分别绕制在动圈骨架的下端，两段无骨架动圈分别位于缸体与轭铁形成的两个气隙间。

该高效电动式激振器的缸体、永磁铁、轭铁和底板固定连接，然后通过与缸体对称连接的两个紧固调节手柄放置在支架上，而支承组件的垂直支承弹簧板与缸体上端面固定连接，将动圈组件支承在恒定的磁场中。通过调节手柄可以将台体方向调整为垂直和水平方向，因此可以由顶杆输出垂直和水平方向的激振力。

本实用新型的有益效果在于，该高效电动式激振器设计结构合理，输出的激振力大，它采用增加气隙的结构设计将激振能量提高一倍，同时支承组件的水平支承和垂直支承结构既不影响动圈的工作频率，由具有良好的韧性；动圈组件重量轻，结构刚度大，能够满足工作频率范围的需要。本实用新型可广泛的适用于对飞机、汽车、房屋、桥梁和家用电器等结构件的振动试验、动态力学性能分析。

附图说明

下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步的阐述。

图1是本实用新型实施例的局部剖面结构示意图。

具体实施方式

如图，该高效电动式激振器由支架9、紧固调节手柄10、底板8、轭铁5和7、永磁铁6、缸体11、动圈组件3、弹簧片支承组件和罩体14组成，外形尺寸约为180×160×240mm，钕铁硼材料永磁铁6的上、下两端面固定轭铁5和7后装配在激振器缸体11间，缸体为筒状结构，其上下端分别向内径向凸起，环形凸起的侧壁与上下轭铁侧壁间形成两个气隙。缸体通过两个对称设置的紧固调节手柄10固定在支架9上并可绕紧固调节手柄转动，轭铁、永磁铁固定连接后与底板8固定，缸体也和底板固定。动圈组件3主要由动圈骨架和驱动线圈12组成，动圈骨架的上端固定有顶杆1，驱动线圈12为无骨架驱动线圈并分为两段分别固定在动圈骨架的下端，动圈组件通过弹簧片支承组件与缸体连接，动圈组件的驱动线圈位于缸体和轭铁形成的两个气隙间。弹簧片支承组件包括水平支承弹簧板和垂直支承弹簧板；水平支承弹簧板由四组均布的弹簧片13组成，每组上下各一片，共8片，所述弹簧片的一端和动圈组件连接，另一端与支承块2连接形成支承弹簧板，垂直支承弹簧板由四组均布的弹簧片4组成，每组内外各两片，共16片，所述弹簧片4的下端固定在缸体上，其上端与水平弹簧板的支承块2固定连接用于支承水平弹簧板。弹簧片支承组件的弹簧片均为环氧树脂板材。缸体上端面设置有动圈组件罩体14，动圈组件上端固定有顶杆，顶杆的一端由罩体顶部开设的通孔探出，并位于罩体外。

该高效激振器的体积小、重量轻、激振力，其驱动线圈的最大输入电流为10A，激振力可以超过440N、100ibf。一阶共振频率可达2700Hz以上，最大速度1.6m/s，最大加速度1000m/s²，能够确保激振器频响5～3000Hz，位移(p-p)可以达到25mm。

Claims (9)

1.一种高效电动式激振器，包括永磁铁、轭铁、动圈组件、缸体和弹簧片支承组件，其特征在于所述永磁铁的上、下两端面固定轭铁后装配在激振器缸体间，轭铁与缸体的上、下端侧壁间形成两个气隙；所述的动圈组件通过弹簧片支承组件与缸体连接，动圈组件的驱动线圈位于缸体和轭铁形成的两个气隙间。

2.根据权利要求1所述的高效电动式激振器，其特征在于所述动圈组件由动圈骨架和驱动线圈组成，动圈骨架的上端固定有顶杆，驱动线圈为无骨架驱动线圈，驱动线圈分为两段分别固定在动圈骨架的下端，每段设置在气隙间。

3.根据权利要求1所述的高效电动式激振器，其特征在于所述的弹簧片支承组件包括水平支承弹簧板和垂直支承弹簧板；水平支承弹簧板由四组均布的弹簧片组成，每组上下各一片，所述弹簧片的一端和动圈组件连接，另一端与支承块连接形成水平支承弹簧，垂直支承弹簧板由四组均布的弹簧片组成，每组内外各两片，所述弹簧片的下端固定在缸体上，其上端与水平弹簧板的支承块固定连接用于支承水平弹簧板。

4.根据权利要求1或3所述的高效电动式激振器，其特征在于所述的弹簧片支承组件的弹簧片均为环氧树脂板材。

5.根据权利要求1所述的高效电动式激振器，其特征在于所述的缸体为筒状结构，其上下端分别向内径向凸起，环形凸起的侧壁与轭铁侧壁间形成气隙。

6.根据权利要求1所述的高效电动式激振器，其特征在于所述的缸体与轭铁形成气隙的缸体测壁上设置有一铜环。

7.根据权利要求1所述的高效电动式激振器，其特征在于所述的永磁铁为强磁材料，轭铁通过粘结或螺栓方式与永磁铁固定连接。

8.根据权利要求1所述的高效电动式激振器，其特征在于该激振器还包括有支架和底板，所述缸体通过两个对称设置的紧固调节手柄固定在支架上并可绕紧固调节手柄转动，缸体的下端与底板固定，轭铁和永磁铁固定连接后与底板固定。

9.根据权利要求1所述的高效电动式激振器，其特征在于所述缸体上端面设置有动圈组件罩体，动圈组件上端固定有顶杆，顶杆的一端由罩体顶部开设的通孔探出，并位于罩体外。