[發明專利]永磁式非接觸激振器及其激振方法

無效

• 申請號: 200910026410.2
• 申請日: 2009-04-22
• 公開（公告）號: CN101599339A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 王亮;陳懷海;賀旭東
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01F7/08
• 分類號: H01F7/08;G01M7/02;G01H17/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 唐小紅

技術領域

本發明屬于機械振動與測試領域，特別涉及一種基于永磁鐵的非接觸激振器及其激振方法。

背景技術

激振器是附加在某些機械和設備上用以產生激勵力的裝置，是利用機械振動的重要部件。激振器能使被激物件獲得一定形式和大小的振動量，從而對物體進行振動和強度試驗，或對振動測試儀器和傳感器進行校準。激振器還可作為激勵部件組成振動機械，用以實現物料或物件的輸送、篩分、密實、成型和土壤砂石的搗固等工作。

現今主流的接觸式激振器有慣性式電動式、電磁式、電液式、氣動式和液壓式等型式。激振器可產生單向的或多向的，簡諧的或非簡諧的激勵力。

慣性式激振器：利用偏心塊回轉產生所需的激勵力。單向激勵力慣性式激振器一般由兩根轉軸和一對速比為1的齒輪組成。兩根轉軸等速反向回轉，軸上兩偏心塊在Y方向產生慣性力的合力。工作時將激振器固定于被激件上，被激件便獲得所需的振動。在振動機械中還廣泛采用一種自同步式慣性式激振器。這種激振器的兩根轉軸分別由兩臺特性相近的感應電動機驅動，而且不用齒輪，依靠振動同步原理使兩個帶偏心塊的轉軸實現等速反向回轉，從而獲得單向激勵力。

電動式激振器：將交變電流通入動線圈，使線圈在給定的磁場中受電磁激勵力的作用而產生振動。電動式激振器的恒定磁場是借直流電通入勵磁線圈而產生的，再將交流電通入動線圈中，動線圈受到周期變化的電磁激勵力的作用帶動頂桿作往復運動。使頂桿與被激件接觸，便可獲得預期的振動。

電磁式激振器：將周期變化的電流輸入電磁鐵線圈，在被激件與電磁鐵之間便產生周期變化的激勵力。振動機械中應用的電磁式激振器通常由帶有線圈的電磁鐵鐵芯和銜鐵組成，在鐵芯與銜鐵之間裝有彈簧。當向線圈輸入交流電，或交流電加直流電，或半波整流后的脈動電流時，便可產生周期變化的激勵力，這種激振器通常是將銜鐵直接固定于需要振動的工作部件上。

電液式激振器利用小功率電動激振器帶動液壓伺服閥，控制管道中的液壓力介質，在液壓缸中的活塞上便產生很大的激勵力，從而使被激件獲得振動。

以上激振器，他們共同的缺點是：

1.與被激結構相連接，一是通過螺栓連接結構與激振器；二是通過托盤粘接在結構上，使用頂桿將托盤與激振器連接。前者破壞了結構，后者雖然未破壞結構，但激振器安裝時可能會產生預應力，結構的邊界改變，從而剛度發生改變

2.無法用于移動結構，當試驗件移動時，激振器要跟隨結構運動，這點很難實現。如梁做軸向運動，使用激振器對梁某點激勵，激振器必須跟隨，雖然可做成導軌驅動，但要求跟隨進度高，基座的橫向振動小，這很難實現，或者實現成本較高。

現有的無接觸式激振器是采用電磁鐵實現，通過調節線圈中的電流，對鐵磁結構或者安裝有永磁鐵的結構產生可調力，實現激振。Rong-Fong?Fung_，Yung-Tien?Liu，Chun-Chao?Wang研究了電磁鐵對自由端安裝有永磁鐵的懸臂梁的振動控制。(Dynamic?model?of?an?electromagnetic?actuator?for?vibration?control?of?a?cantilever?beam?witha?tip?mass.Journal?of?Sound?and?Vibration288(2005)957-980)；Jie?Liu，Kefu?Liu研究了一種電磁鐵吸振器的性質及其應用。(A?tunable?electromagnetic?vibration?absorber：Characterization?and?application.Journal?of?Sound?and?Vibration?295(2006)708-724)。其缺點是：

1.若要實現激振力方向可調，必須在結構的力作用點安裝永磁鐵，再調節線圈中電流方向實現，這樣就破壞結構，改變結構的質量分布，這點與非接觸本意有一定得矛盾；若不安裝永磁鐵，該類激振器只能對鐵磁結構產生單方向的力作用。

2.需要專用的電流控制系統，結構較復雜。

3.難以適用于移動工件上，如1中所述，工件需要上安裝永磁鐵，當工件移動時，要求線圈跟隨永磁鐵運動，或者永磁鐵面積足夠大，保證工件運動過程中，線圈都可與其發生作用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構簡單、便于實現、拆卸方便、易于加工、對鐵磁性金屬結構(如鋼梁等)產生激勵力，且可方便使用于移動工件的激振器，不對結構產生任何附加影響。