專利名稱：永磁式非接觸激振器及其激振方法
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l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 Vibration 288 (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。
本發明的永磁式非接觸激振器不同于其他類的無接觸激振器，本激振器采用 永磁鐵對鐵磁性金屬結構產生激勵力。該裝置包括振動發生器、與振動發生器相
連接的信號發生器、還包括與振動發生器相連接的c型夾具，c型夾具相對稱的 兩個夾臂內均安裝強磁鐵及銜鐵，工件位于上述兩銜鐵間隙之間，還包括檢測c
型夾具位移變化的位移傳感器。
一種永磁式非接觸激振器的激振方法，其特征在于包括以下過程
(1)、利用振動發生器相連的c型夾具，及c型夾具相對稱的兩個夾臂內 均安裝強磁鐵及銜鐵，工件位于上述兩銜鐵間隙之間，兩銜鐵對工件具有方向相
反的吸引力；利用振動發生器帶動C型夾具振動，引起工件與兩銜鐵的距離變 化，產生相應吸力變化，使工件產生振動；
(2)、利用位移傳感器對振動發生器輸出位移的反饋，實現振動發生器精確 位移控制。
本發明與現有技術相比，具有如下特色和優點
1. 與已有發明的無接觸電磁鐵激振器相比，本發明使用永磁鐵產生磁力， 無需復雜的電流控制系統，無需在結構上安裝任何物件，不對結構產生任何附加 影響。
2. 與現今主流的接觸式激振器相比，本發明無需與結構接觸，無需改變結 構，從而保證了結構的完整性，不改變結構的邊界條件；可用于移動的試驗件， 克服了主流激振器用于移動結構的困難，使用本激振器激振移動結構而無需移動 本激振器。
3. 本發明的磁力作用間隙可進行靈活調整，適用于不同厚度的物體。
圖l是本發明的裝置示意圖。
圖中標號名稱l-C型夾具，2-強磁鐵，3-振動發生器，4-位移傳感器，5-信號發生器，6-銜鐵。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明的裝置振動發生器3 (如電磁激振器)、與振動發生器 相連接的信號發生器5、還包括與振動發生器相連接的C型夾具1， C型夾具相 對稱的兩個夾臂內均安裝強磁鐵2及銜鐵6，工件位于上述兩銜鐵間隙之間，還 包括檢測C型夾具位移變化的位移傳感器4。
本發明的7JC石茲式^一矛妾角蟲激,辰器產生激振力過程如下信號發生器5發出 電壓信號給振動發生器3，振動發生器產生一定位移，使得銜鐵6與結構表面距 離發生變化，從而產生不同大小和方向的激振力。在夾具安裝時，將鐵磁性金屬 結構(如梁等)放置在夾具內部的空間，并使得上下磁鐵分別距結構的上下表面 的距離相同，此時上下磁鐵對梁的吸力平衡，當要對結構產生向上的吸力時，夾 具向下運動一定距離，使得上磁鐵與結構的距離減小；相反要產生向下的吸力時， 夾具向上運動一定距離，使得下磁鐵與結構的距離減小。本發明使用永磁鐵產生 激勵力，所以應用對象限制在鐵磁性金屬結構。
實現銜鐵與結構表面距離產生精確變化的方法，其特征在于包含以下步驟.-
(1) 、設理想輸出的位移，其電壓值為a，定義縮放系數為k，信號發生器
實際輸出電壓為"x^
(2) 、測量激振器實際輸出位移，若其電壓值為b，若"/6 = 1,此時激振器 輸出位移即為要求的位移輸出；若""-l，則修改縮放系數為"xH6， 此時信號發生器實際輸出電壓為"W6，重復步驟(2)。
權利要求
1.一種永磁式非接觸激振器，其特征在于該裝置包括振動發生器(3)、與振動發生器(3)相連接的信號發生器(5)、還包括與振動發生器(3)相連接的C型夾具(1)，C型夾具相對稱的兩個夾臂內均安裝強磁鐵(2)及銜鐵(6)，工件位于上述兩銜鐵(6)間隙之間，還包括檢測C型夾具位移變化的位移傳感器(4)。
2. —種永磁式非接觸激振器的激振方法，其特征在于包括以下過程(1) 、利用振動發生器相連的C型夾具，及C型夾具相對稱的兩個夾臂內 均安裝強磁鐵及銜鐵，工件位于上述兩銜鐵間隙之間，兩銜鐵對工件具有方向相 反的吸引力；利用振動發生器帶動C型夾具振動，引起工件與兩銜鐵的距離變 化，產生相應吸力變化，使工件產生振動；(2) 、利用位移傳感器對振動發生器輸出位移的反饋，實現振動發生器精 確位移控制。
全文摘要
本發明公開了一種永磁式非接觸激振器及其激振方法，它包括采用傳統振動發生器、C型導磁夾具、強磁鐵塊、銜鐵塊組成。C型導磁鐵塊安裝在電磁激振器上、C型導磁鐵塊兩端分別安置強磁鐵塊、強磁鐵端部吸附銜鐵塊。通過位移傳感器測出銜鐵塊實際位移輸出進行反饋補償，實現位移精確輸出，達到控制激振力的目的。本發明具有結構簡單、安裝和拆卸方便、易于加工、可用于移動結構的激振，可實現對鐵磁性金屬結構進行非接觸激振等優點。
文檔編號H01F7/08GK101599339SQ200910026410
公開日2009年12月9日 申請日期2009年4月22日 優先權日2009年4月22日
發明者亮 王, 賀旭東, 陳懷海 申請人:南京航空航天大學