(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210786732.2 (22)申请日 2022.07.04 (71)申请人 中国计量大 学 地址 310018 浙江省杭州市下沙高教园区 学源街258号 (72)发明人 唐波　杨建根　俞金辉　程银宝　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 专利代理师 施利江 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/13(2006.01) A47B 21/00(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种电磁式线-角振动激振器及其动力学参 数辨识方法 (57)摘要 本发明公开了一种电磁式线 ‑角振动激振器 及其动力学参数辨识方法， 激振器包括底座、 运 动部件、 磁路组件、 复位组件、 支撑组件。 磁路组 件包括外磁轭、 线圈、 内磁轭、 永磁体； 永磁体嵌 入凹槽内在筒体周向形成Halbach永磁体阵列； 运动部件插入外磁轭和内磁轭之间； 在每一线圈 内分别通入正弦交变电流， 使每一个独立的线 ‑ 角振动闭合磁回路输出正弦变化的线 ‑角振动。 动力学参数辨识方法， 包括如下步骤： 步骤1、 选 取研究对象的待辨识参数作为变量建立不同频 率模态下线振动、 角振动以及线 ‑角振动同步输 出的机电类比模型； 步骤2、 采用上述任意一项的 电磁式线 ‑角振动激振器进行实验； 步骤3、 将实 验数据代入步骤1所建立的模型中计算各参数。 权利要求书3页 说明书16页 附图16页 CN 115169112 A 2022.10.11 CN 115169112 A 1.一种电磁式线 ‑角振动激振器， 其特征在于： 包括第一底座(51)、 第二底座(52)、 运动 部件、 磁路组件、 复位组件、 支撑组件； 第二底座(52)安装在第一底座(51)的中心位置； 所述运动部件包括永磁体骨架(22)与工作台(21 )， 永磁体骨架(22)为有盖无底的筒 体， 在所述筒体顶部设置工作台(21)， 工作台(21)与所述筒体顶部胶接， 传感器(1)安装在 工作台(21)上， 在所述筒体环面设置凹槽(24)； 所述磁路组件 包括外磁轭(41)、 线圈(42)、 内磁轭(43)、 永磁 体(23)； 所述外磁轭(41)为四块， 每一块外磁轭(41)为弧形块， 外磁轭(41)在第一底座(51)上 圆心重叠的四等分固定； 在每一块外磁轭(41)上缠绕所述线圈(42)， 每一块外磁轭(41)上的线圈(42)单独控 制， 其中相邻两块外磁轭(41)上的线圈(42)缠绕方向相互垂直； 相对两块外磁轭(41)上的 线圈(42)所通电流方向相反、 幅值相同； 所述内磁轭(43)固定在第二底座(51)上， 所述内磁轭(43)与所述外磁轭(41)同心； 所述永磁 体(23)嵌入凹槽(24)内， 在筒体周向形成Halbac h永磁体阵列； 所述运动 部件插入所述外磁轭(41)和所述 内磁轭(43)之间， 并与所述外磁轭(41)和所 述内磁轭(43)分别具有气隙； 永磁体(23)与外磁轭(41)、 内磁轭(43)、 气隙形成多个 独立的线 ‑角振动闭合磁回路； 在每一所述线圈(42)内分别通入正弦交变电流， 使运动部件在多个独立的线 ‑角振动 闭合磁回路作用下输出正弦变化的线 ‑角振动； 所述复位组件使所述 运动部件保持平衡。 2.根据权利要求1所述电磁式线 ‑角振动激振器， 其特征在于： 所述复位组件包括竖轴 (31)、 横轴(32)、 弹性绳(3 3)、 螺栓(34)； 竖轴(31)下端固定在外磁轭(41)上端面， 横轴(32)和竖轴(31)通过十 字固定夹连接； 弹性绳(33)的一端固定在 所述横轴(32)上， 所述弹性绳的另一端通过螺栓(34)固定在 所述运动部件上； 所述复位组件至少两组， 在运动部件周向等分布置 。 3.根据权利要求1所述电磁式线 ‑角振动激振器， 其特征在于： 所述永磁体(23)包括第 一永磁体、 第二永磁 体、 第三永磁 体、 第四永磁 体各2块； 2块所述第一永磁 体径向磁化， 相隔180 °； 2块所述第二永磁 体逆径向磁化， 相隔180 °； 2块所述第三永磁 体逆时针周向磁化， 相隔180 °； 2块所述第四永磁 体顺时针周向磁化， 相隔180 °； 第一永磁体、 第三永磁体、 第四永磁体相邻； 第二永磁体、 第三永磁体、 第四永磁体相 邻； 所述第一线圈包括在外磁轭(41)上周向缠绕的第一周向线圈(4211)和第二周向线圈 (4212)； 所述第二线圈包括在外磁轭(41)上轴向缠绕的第一轴向线圈(4221)和第二轴向线圈 (4222)。 4.根据权利要求1所述电磁式线 ‑角振动激振器， 其特 征在于： 还 包括气浮支撑组件，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115169112 A 2气浮支撑组件 包括径向节流 孔(61)、 第一局部环面(62)、 第二局部环面(6 3)； 第一局部环面(62)为 运动部件的外壁； 第二局部环面(6 3)为外磁轭(41)的内壁； 径向节流 孔(61)开设在外磁轭(41)上与第一局部环面(62)相对； 径向节流孔(61)通过外磁轭(41)上的盲孔与外接高压气源连接使第一局部环面(62) 和第二局部环面(6 3)之间形成气膜。 5.根据权利要求1 ‑5任意一项所述电磁式线 ‑角振动激振器的动力学参数辨识方法， 其 特征在于， 包括如下步骤： 步骤1、 根据激振器工作原 理建立单轴向振动以及耦合振动的运动微分方程， 其中低频 时， 运动部件中工作台与永磁体骨架视为刚体一起运动， 其中永磁体骨架包含永磁体； 高频 时， 由于工作台与永磁体骨架之 间采用胶接， 工作台与永磁体骨架会发生相对位移， 故分开 分析； 步骤2、 根据电磁式线 ‑角振动激振器工作机理建立机电类比模型； 依据导纳型机电类 比原理， 力学参数质量对应电学参数电容， 而力顺对应电感， 力导对应电阻； 具体有如下对 应关系： 其中M1对应永磁 体骨架质量Mx、 永磁体骨架等效转动惯量Jt； M2对应工作台质量Me、 工作台等效转动惯量Js； R1对应永磁 体骨架力顺1/kx、 永磁体骨架扭振力顺1/kt； 力顺为刚度的倒数； R2对应工作台力顺1/ke、 工作台扭振力顺1/ks； 力顺为刚度的倒数； G1对应永磁 体骨架力导1/ cx、 永磁体骨架扭振力导1/ ct； 力导为阻尼的倒数； G2对应工作台力导1/ ce、 工作台扭振力导1/ cs； 力导为阻尼的倒数； N对应线振动力因子bl、 角振动力因子BL； F对应线振动激励力f、 角振动激励扭矩T； 则， 根据机电类比模型对应线振动或角振动状态建立工作机理的参数辨识模型； 其中， 质量或转动惯量的参数辨识模型： 其中， m是附加标准块参数， M在这里表示运动部件质量或运动部件等效转动惯量， ω1为权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115169112 A 3