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一种角振动台动圈的制作方法
【专利摘要】一种角振动台动圈，包括动圈基体和驱动线圈，驱动线圈覆盖于动圈基体的外侧面，驱动线圈包括线圈绕组和绝缘层，线圈绕组和绝缘层间隔设置，线圈绕组至少具有一层，绝缘层完全覆盖其内的线圈绕组；每个线圈绕组包括第一线圈和第二线圈，第一线圈逆时针从内向外绕线，第二线圈顺时针从外向内绕线，第一线圈和第二线圈处于同一层，第一线圈和第二线圈分别绕制多匝，每匝分别由有效导线段和连接导线段组成，通电的有效导线段在磁场内产生安培力，连接导线段在磁场外；有效导线段组成安培力发生部，线圈绕组的每匝导线之间填充有环氧树脂胶，线圈绕组之间串联或并联连接。本发明具有无需开设导线槽即可使线圈绕线均匀的优点。
【专利说明】一种角振动台动圈

【技术领域】
[0001]本发明涉及角振动台的运动组件，特别是一种角振动台动圈。
技术背景
[0002]电磁式振动台为振动计量校准装置或振动试验装置提供振源，电磁式振动台工作原理是基于通电导体在气隙磁场中受到电磁力的安培定律，动圈导线缠绕在动圈基体上便构成振动台的动圈部件，因此，动圈部件导线走线方式、导线有效长度、导线尺寸及形状直接影响振动台运动方式(直线运动或旋转运动)及推力或力矩大小。
[0003]角振动(角位移、角速度、角加速度)传感器广泛应用于航空航天、汽车工业、仪器仪表和电子消费品等领域，根据检定规程，需要对角振动传感器进行校准。因此，对于校准角振动传感器的角振动台动圈有其特殊的要求:1)为了在工作频带范围内，角振动台台面输出失真度低的运动量(角位移、角速度、角加速度)，要求动圈部件的固有频率高；2)为了实现高角加速度的目标，要求动圈有效导线段产生的力矩要大，其本身的转动惯量要低；3)动圈一方面需要有足够的刚度以实现高固有频率，另一方面应避免通有交变电流的导线产生交变磁场在动圈基体上产生涡流，从而影响动圈输出力矩，因此动圈基体材质应选用高刚度的非导电材料。
[0004]中国专利号200620122619.0披露了一种电动式角振动台的线圈骨架结构，动圈骨架的端面上均匀分布一圈各自独立的矩形骨架槽，骨架槽内埋植裹有绝缘层的驱动导线，导线与骨架槽之间灌装绝缘胶，导线的端头沿骨架槽伸出与振动台的导线棒连接。
[0005]这种动圈结构的缺点在于:需要在线圈骨架上开设骨架槽，依靠骨架槽达到线圈绕线均匀的目的，从而导致动圈刚度低、一阶固有频率低；同时由于人工绕制均匀性差，所以使得动圈输出力矩方向性差、均匀性差、电-机转换效率低。


【发明内容】

[0006]为了克服现有的动圈结构需要开设骨架槽来定位导线，导致动圈刚度低、一阶固有频率低以及人工绕制带来动圈输出力矩方向性差、均匀性差、电-机转换效率低等缺点，本发明提供了一种无需开设导线槽即可使线圈绕线均匀的角振动台动圈。
[0007]—种角振动台动圈,包括动圈基体和驱动线圈,其特征在于:驱动线圈覆盖于动圈基体的外侧面，驱动线圈包括线圈绕组和绝缘层，线圈绕组和绝缘层间隔设置，线圈绕组至少具有一层，绝缘层由环氧树脂胶和玻璃布制成，绝缘层完全覆盖其内的线圈绕组；
每个线圈绕组包括第一线圈和第二线圈，第一线圈逆时针从内向外绕线，第二线圈顺时针从外向内绕线，第一线圈和第二线圈处于同一层，第一线圈和第二线圈分别绕制多匝，每匝分别由有效导线段和连接导线段组成，通电的有效导线段在磁场内产生安培力，连接导线段在磁场外；
等间隔分布的有效导线段组成一个安培力发生部，安培力发生部的数量是线圈绕组个数的两倍，各个安培力发生部包含的有效导线段数量相同，线圈绕组的每匝导线之间填充有环氧树脂胶，线圈绕组之间串联或并联连接。
[0008]制作线圈绕组时，先制作能恰好包围动圈基体外侧面的平面铜板，再在平面铜板上用线切割或者雕刻的方式加工出线圈绕组的走线形状和走线方式，然后将平面铜板线圈缠绕固定在动圈基体的外侧面上，同时在线圈绕组的外侧面和中间挖空区域缠绕玻璃布，并灌注环氧树脂胶，一边缠绕，一边灌注，等环氧固化后，采用车削工艺加工使得当前层的线圈绕组与动圈基体形成新的光滑平整的圆柱动圈基体。制作下一层线圈绕组时，以新的动圈基体的外侧面为参照制备平面铜板，新增加层的线圈绕组与第一层线圈绕组的缠绕方式相同，并保证每个线圈绕组的安培力发生部位置相互对齐重叠，制作其他层线圈绕组时，规律依次类推。
[0009]利用线切割或雕刻制作的线圈绕组，导线之间的间隙均匀，因此驱动线圈具有布线均匀的优点。
[0010]线圈绕组中的有效导线段和连接导线段的拐角处通过圆角过渡，避免线圈绕组加工和固定时应力集中和损伤。
[0011]进一步，动圈基体由环氧树脂胶和玻璃布混合缠绕并加工制成，动圈基体成圆柱筒形，动圈基体的外侧面开设有容纳驱动线圈的环形容置槽，动圈基体的内表面开设有环形凹槽，导线柱预埋于动圈基体内，导线柱的头端伸出到环形凹槽内，导线柱的末端与线圈绕组的端头连接。
[0012]进一步，每个线圈绕组有且仅有两个导线端头，一个端头作为进线端，另一个端头作为出线端。
[0013]进一步，动圈基体设有允许线圈绕组的导线端头穿过的过线孔，导线柱的末端伸到过线孔的附近，每个过线孔对应一个导线柱，导线柱沿基体部的圆周均匀分布。
[0014]本发明的有益效果在于:
1、动圈基体由玻璃布和环氧树脂胶浇注而成，动圈的刚度好、转动惯量小，同时避免涡流效应对动圈输出力矩的影响。
[0015]2、利用绝缘层隔离相邻层的线圈绕组的电气特性，同时利用绝缘层增强动圈的刚度，提高动圈的固有频率，改善角振动台输出运动量的波形失真度。
[0016]3、线圈绕组通过线切割或雕刻形成，布线均匀，受力均匀，同时降低了线圈绕组的绕线难度，简化绕线工艺，且结构紧凑；线圈绕组采用多层重叠形式，以增加安培力发生部的有效导线段数量，从而增加输出扭矩。

【专利附图】

【附图说明】
[0017]图1是本发明的立体图。
[0018]图2是线圈绕组和绝缘层的示意图。
[0019]图3是线圈绕组的二维绕线图。
[0020]图4是线圈绕组的三维绕线图。
[0021 ] 图5是动圈基体的不意图。

【具体实施方式】
[0022]如图1所示,一种角振动台动圈,包括动圈基体2和驱动线圈I,驱动线圈I覆盖于动圈基体2的外侧面。
[0023]如图2所示，驱动线圈I包括线圈绕组I和绝缘层3，线圈绕组I和绝缘层3间隔设置，线圈绕组I至少具有一层，绝缘层3由环氧树脂胶和玻璃布制成，绝缘层3完全覆盖其内的线圈绕组I。
[0024]如图3所示，每个线圈绕组包括第一线圈1-1和第二线圈1-2，第一线圈1-1逆时针从内向外绕线，第二线圈1-2顺时针从外向内绕线，第一线圈1-1和第二线圈1-2处于同一层，第一线圈1-1和第二线圈1-2分别绕制多匝，每匝分别由有效导线段IA和连接导线段IB组成，通电的有效导线段IA在磁场内产生安培力，连接导线段IB在磁场外。
[0025]等间隔分布的有效导线段IA组成一个安培力发生部，安培力发生部的数量是线圈绕组I个数的两倍，各个安培力发生部包含的有效导线段IA数量相同，线圈绕组I的每匝导线之间填充有环氧树脂胶，线圈绕组I之间串联或并联连接。
[0026]制作线圈绕组I时，先制作能恰好包围动圈基体2外侧面的平面铜板，再在平面铜板上用线切割或者雕刻的方式加工出线圈绕组I的走线形状和走线方式，然后将平面铜板线圈缠绕固定在动圈基体2的外侧面上，同时在线圈绕组I的外侧面和中间挖空区域缠绕玻璃布，并灌注环氧树脂胶，一边缠绕，一边灌注，等环氧固化后，采用车削工艺加工使得当前层的线圈绕组I与动圈基体2形成新的光滑平整的圆柱动圈基体2。制作下一层线圈绕组I时，以新的动圈基体2的外侧面为参照制备平面铜板，新增加层的线圈绕组I与第一层线圈绕组I的缠绕方式相同，并保证每个线圈绕组I的安培力发生部位置相互对齐重叠，制作其他层线圈绕组I时，规律依次类推。
[0027]线圈绕组I中的有效导线段IA和连接导线段IB的拐角处通过圆角过渡，避免线圈绕组加工和固定时应力集中和损伤。
[0028]如图4所示，每个线圈绕组I为固定在动圈基体2上形成的中空式圆柱筒体。
[0029]如图5所示，动圈基体2由环氧树脂胶和玻璃布混合缠绕并加工制成，动圈基体2成圆柱筒形，动圈基体2的外侧面开设有容纳驱动线圈的环形容置槽2-2，动圈基体2的内表面开设有环形凹槽2-1，导线柱4预埋于动圈基体2内，导线柱4的头端伸出到环形凹槽2-1内，导线柱4的末端与线圈绕组I的端头连接。
[0030]每个线圈绕组I有且仅有两个导线端头，一个端头作为进线端1-4，另一个端头作为出线端1-5。
[0031]动圈基体2设有允许线圈绕组I的导线端头穿过的过线孔2-3，导线柱4的末端伸到过线孔2-3的附近，每个过线孔2-3对应一个导线柱4，导线柱4沿基体部的圆周均匀分布。
[0032]本发明的有益效果在于:
1、动圈基体2由玻璃布和环氧树脂胶浇注而成，动圈的刚度好、转动惯量小，同时避免涡流效应对动圈输出力矩的影响。
[0033]2、利用绝缘层3隔离相邻层的线圈绕组的电气特性，同时利用绝缘层3增强动圈的刚度，提高动圈的固有频率，改善角振动台输出运动量的波形失真度。
[0034]3、线圈绕组I通过线切割或雕刻形成，布线均匀，受力均匀，同时降低了线圈绕组的绕线难度，简化绕线工艺，且结构紧凑；线圈绕组I采用多层重叠形式，以增加安培力发生部的有效导线段IA数量，从而增加输出扭矩。
[0035]本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
【权利要求】
1.一种角振动台动圈，包括动圈基体和驱动线圈，其特征在于:驱动线圈覆盖于动圈基体的外侧面，驱动线圈包括线圈绕组和绝缘层，线圈绕组和绝缘层间隔设置，线圈绕组至少具有一层，绝缘层由环氧树脂胶和玻璃布制成，绝缘层完全覆盖其内的线圈绕组； 每个线圈绕组包括第一线圈和第二线圈，第一线圈逆时针从内向外绕线，第二线圈顺时针从外向内绕线，第一线圈和第二线圈处于同一层，第一线圈和第二线圈分别绕制多匝，每匝分别由有效导线段和连接导线段组成，通电的有效导线段在磁场内产生安培力，连接导线段在磁场外； 等间隔分布的有效导线段组成一个安培力发生部，安培力发生部的数量是线圈绕组个数的两倍，各个安培力发生部包含的有效导线段数量相同，线圈绕组的每匝导线之间填充有环氧树脂胶，线圈绕组之间串联或并联连接。
2.如权利要求1所述的角振动台动圈，其特征在于:角振动台动圈线圈绕组中的有效导线段和连接导线段的拐角处通过圆角过渡。
3.如权利要求2所述的角振动台动圈，其特征在于:动圈基体由环氧树脂胶和玻璃布混合缠绕并加工制成，动圈基体成圆柱筒形，动圈基体的外侧面开设有容纳驱动线圈的环形容置槽，动圈基体的内表面开设有环形凹槽，导线柱预埋于动圈基体内，导线柱的头端伸出到环形凹槽内，导线柱的末端与线圈绕组的端头连接。
4.如权利要求3所述的角振动台动圈，其特征在于:每个线圈绕组有且仅有两个导线端头，一个端头作为进线端，另一个端头作为出线端。
5.如权利要求4所述的角振动台动圈，其特征在于:动圈基体设有允许线圈绕组的导线端头穿过的过线孔，导线柱的末端伸到过线孔的附近，每个过线孔对应一个导线柱，导线柱沿基体部的圆周均匀分布。
【文档编号】G01D18/00GK104180843SQ201410442935
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月2日 优先权日:2014年9月2日
【发明者】何闻, 唐波, 贾叔仕, 周杰 申请人:浙江大学