[实用新型]电磁吸引式往复运动激振器

说明书

电磁吸引式往复运动激振器是产生往复运动的一种机电装置，应用于需要产生振动的场合，例如可在各种振动试验中作为激振源使用。

现有的电磁激振器，铁芯与外磁回路连在一起，在励磁线圈通电(或由永磁体)产生的磁场中放置可动线圈。由于电流与磁场的相互作用力而使可动线圈往复式运动，激振力由动圈支架传递给需要振动的物体。

众所周知，在匀强磁场中，电流与磁场的相互作用力为：F＝BiL，其中，B为磁感应强度，i为通电导线的电流强度，L为导线在磁场中的有效长度。

为增大作用力F，人们一般都尽可能使用优良的磁性材料以增大磁感应强度B，但B的增加是有限的。因此，在选定磁性材料之后就只能靠增加电流i和导线的有效长度L来增大作用力F。而增大i和L就必然要增大动圈导线的直径和总长度，随之动圈所占的空间增大而使磁路上的空气隙厚度成倍地增大。然而在励磁回路中有空气隙时，由于空气隙的磁阻很大，大部分磁通势都消耗在空气隙上了。为保持磁感应强度B不减小，就要增加磁通势。一般来说，当空气隙增大一倍，就几乎要增加一倍的磁通势。对要求大推力的激振器来说，动圈所需空气隙达几十毫米，所需励磁功率就相当可观了。

根据以上分析，可以看出现有电磁激振器的主要缺点是推力小、体积大、耗能高。

本实用新型的目的在于利用电磁吸引力制造一种推力大、体积小的高效节能的电磁激振器，用于较低频(数百赫兹以下)、大推力的场合。

附图为本实用新型的结构示意图。在软磁材料制成的铁芯(1)的外面套有两个独立的线圈(3)、(4)，它们分别与二极管(5)与(6)串联后接交流电源。线圈(3)与(4)既是励磁线圈又是驱动线圈，二极管(5)与(6)一个导通时另一个截止，线圈(3)与(4)交替通电产生的磁场由铁芯(1)和软磁材料制成的外磁回路(2)形成两个闭合磁回路。铁芯(1)的长度L₁小于外磁回路(2)的长度L₂。线圈(3)、(4)及外磁回路(2)均不与铁芯(1)接触，外磁回路(2)与铁芯(1)之间仅有一微小空气隙d，在电磁吸引力作用下，铁芯(1)与外磁回路(2)可以相对往复运动。

本实用新型的工作过程是：当驱动电流为正向时，二极管(5)导通，线圈(3)通电，二极管(6)截止，线圈(4)不通电，当定外磁回路(2)不动时，由于电磁吸引力作用使铁芯(1)向A方向运动(设该方向为正方向)，若外部物体阻止铁芯(1)的运动就受到A方向的推力；当驱动电流为负向时，二极管(6)导通，线圈(4)通电，二极管(5)截止，线圈(3)不通电，电磁吸引力使铁芯(1)向反方向运动，若外部物体阻止其运动就会受到与A方向相反的推力。如此循环往复，铁芯(1)就对外部物体不断施加激振力。

本实用新型与现有电磁激振器比较，由于激振原理不同，其优点和积极效果是明显的。由上述对现有激振器的分析，普通电磁激振器磁回路的空气隙为几毫米至几十毫米，本实用新型可使空气隙d小于1毫米，因而在同样铁芯截面积的情况下，本实用新型的驱动电流将只为普通电磁激振器的励磁电流的几分之一甚至几十分之一；本实用新型取消了动圈，励磁电流(线圈)即为驱动电流(线圈)，因而节约了励磁电源；普通电磁激振器的动圈由于空间限制，匝数较少(多了空气隙就增大)，驱动电流较大，本实用新型驱动线圈所处空间较宽裕，可以增加匝数，减小驱动电流，因此所需功率放大器也就容易制造得多了。所以，本实用新型能够实现推力大、体积小、耗能低的要求。

本实用新型也不同于电磁铁。对于交流电磁铁，其作用力的频率是电源频率的两倍，并且其空气隙厚度因铁芯运动而变化。空气隙厚度的改变使电磁作用力非线性急剧变化，因此不能作为正规的激振源使用。