專利名稱:磁偏角測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本系統(tǒng)涉及永磁體的磁場方向與永磁體外形之間關(guān)系(磁偏角)的測量裝置。 技術(shù)背景隨著科學的進步,永磁體應(yīng)用范圍的進一步推廣,對永磁體的充磁方向與永磁體外形之間關(guān)系有了更高的要求,為了測量永磁體的磁場方向與永磁體外形之間關(guān)系(磁偏角),我過去用三維亥姆霍茲線圈方法測量,由于影響測量精度的因素多,調(diào)試難度大,測量一致性不太理想,測量精度相對于本測量裝置要低,用專利申請?zhí)枮?00810121769. 3,《永磁體磁偏角測量表及測量方法》方法測量速度又太慢,無法滿足批量生產(chǎn)需要。
發(fā)明內(nèi)容磁偏角測量裝置是測量磁場方向與永磁體外形之間關(guān)系(磁偏角)的裝置。本測量裝置具有成本低、精度高、重復性好、生產(chǎn)調(diào)試簡單方便的優(yōu)點。本測量裝置是由磁體固定架(1)、被測磁體( 、二維的亥姆霍茲線圈( 、旋轉(zhuǎn)測量軸(4)、上軸承(6)、下軸承(7)、上夾板(8)、下夾板(9)、支架(10)、電機及傳動減速系統(tǒng) (11)、固定電機用的電機架(12)組成,旋轉(zhuǎn)測量軸⑷置于上軸承(6)與下軸承(7)之間, 而上軸承(6)和下軸承(7)又分別嵌入在上夾板(8)和下夾板(9)中,上夾板(8)和下夾板(9)用支架(10)固定、連接為一個整體,在下夾板(9)下面安裝有電機架(12),電機及傳動減速系統(tǒng)(11)安裝在電機架(12)上,并與旋轉(zhuǎn)測量軸的下端相連,旋轉(zhuǎn)測量軸的上端置于二維的亥姆霍茲線圈(3)的中心,二維的亥姆霍茲線圈(3)固定在上夾板(8) 上。作為優(yōu)選,旋轉(zhuǎn)測量軸(4)上包含有“分度盤”及與“分度盤”相對應(yīng)的“分度開關(guān)”⑶。作為改進,增加電機罩(13)、直線推進收縮裝置(14)、以及為固定直線推進收縮裝置(14)而裝的推進收縮裝置上夾板(15)、推進收縮裝置下夾扳(16)和推進收縮裝置固定架(17),電機罩(13)蓋住電機及傳動減速系統(tǒng)(11)并與下夾板(9)相連,直線推進收縮裝置(14)與電機罩(1 相連,上部支架(10)與推進收縮裝置上夾板(1 相連,成為機械抽取的磁偏角測量裝置,此時,上軸承(6)采用既允許旋轉(zhuǎn)測量軸(4)水平運動,又允許旋轉(zhuǎn)測量軸(4)上下運動的深溝槽無內(nèi)套軸承,并且下夾板(9)可以在支架(10)上進行上下滑動。作為進一步改進,磁偏角測量裝置由磁體固定架(1)、被測磁體O)、二維的亥姆霍茲線圈(3)、旋轉(zhuǎn)測量軸(4)、上軸承(6)、下軸承(7)、上夾板(8)、下夾板(9)、支架(10)、 步進電機、固定電機用的電機架(1 組成,旋轉(zhuǎn)測量軸(4)置于上軸承(6)與下軸承(7) 之間,而上軸承(6)和下軸承(7)又分別嵌入在上夾板(8)和下夾板(9)中,上夾板(8)和下夾板(9)用支架(10)固定、連接為一個整體,在下夾板(9)下面安裝有電機架(1 ,步進電機安裝在電機架(1 上,并與旋轉(zhuǎn)測量軸的下端相連,旋轉(zhuǎn)測量軸的上端置于二維的亥姆霍茲線圈(3)的中心,二維的亥姆霍茲線圈(3)固定在上夾板(8)上。作為進一步改進,旋轉(zhuǎn)測量軸(4)上包含有“分度盤”及與“分度盤”相對應(yīng)的“分度開關(guān)” (5)。作為進一步改進,增加電機罩(13)、直線推進收縮裝置(14)、以及為固定直線推進收縮裝置(14)而裝的推進收縮裝置上夾板(15)、推進收縮裝置下夾扳(16)和推進收縮裝置固定架(17),電機罩(13)蓋住步進電機并與下夾板(9)相連,直線推進收縮裝置(14) 與電機罩(1 相連,上部支架(10)與推進收縮裝置上夾板(1 相連,成為機械抽取的磁偏角測量裝置,此時,上軸承(6)采用既允許旋轉(zhuǎn)測量軸(4)水平運動,又允許旋轉(zhuǎn)測量軸 (4)上下運動的深溝槽無內(nèi)套軸承,并且下夾板(9)可以在支架(10)上進行上下滑動。本發(fā)明內(nèi)容及權(quán)利要求書中提到的“分度盤”,實際是一個與方位角有關(guān)的牙盤, 而“分度開關(guān)”實際是一個感應(yīng)開關(guān)。當步進電機或電機及傳動減速系統(tǒng)(11)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)測量軸的同時也帶動了分度盤,分度盤每轉(zhuǎn)過一定角度后,就會觸發(fā)分度開關(guān)使測量系統(tǒng)得以感知。如圖4為分度盤示意圖,分度盤中心孔用于安裝旋轉(zhuǎn)測量軸,分度盤外沿為齒輪狀。在齒狀外沿邊安裝有分度開關(guān)(1)。
圖1為磁體的實際磁場中心軸與磁體外形參考面的垂線之間的角度(磁偏角)的示意圖圖2為二維亥姆霍茲線圈測量示意圖圖3為水平亥姆霍茲線圈軸線與線圈平面不平行時的示意圖圖4為分度盤及分度開關(guān)示意圖圖5為垂直亥姆霍茲線圈軸線與線圈平面不垂直時的示意圖圖6為深溝槽無內(nèi)套軸承圖7為手工抽取時的實例樣圖圖8為機械抽取時的實例樣圖
具體實施方式
如圖7為手工抽取的實例樣圖中二維的亥姆霍茲線圈(3),一維亥姆霍茲線圈測量水平方向上的磁通量,另一維亥姆霍茲線圈測量垂直方向上的磁通量。磁體固定架(1),是防止旋轉(zhuǎn)過程中磁體移動而設(shè),當磁體自身足夠重,在旋轉(zhuǎn)過程中不至于移動時,可以不安裝這個固定架。被測磁體 (2)安放于旋轉(zhuǎn)測量軸的頂端。要求旋轉(zhuǎn)測量軸的軸線與安放磁體的端面有較高的垂直度。分度盤及與分度盤相對應(yīng)的分度開關(guān)( 安裝在旋轉(zhuǎn)測量軸(4)上,目的是提高測量精度。上軸承(6)、下軸承(7),用于減輕旋轉(zhuǎn)測量軸(4)在旋轉(zhuǎn)過程中的阻力及擺動。上夾板(8)、下夾板(9)和支架(10),用于固定旋轉(zhuǎn)測量軸G),并使旋轉(zhuǎn)測量軸G)、 亥姆霍茲線圈(3)保持相對固定的位置。步進電機或電機及傳動減速系統(tǒng)(11)用于帶動旋轉(zhuǎn)測量軸(4)轉(zhuǎn)動并降低旋轉(zhuǎn)速度。電機架(12)用于固定電機及傳動減速系統(tǒng)(11)。上述構(gòu)件中,除電機外均使用非導磁材料。當然如果在測量要求不高的情況下,部分構(gòu)件可以使用低導磁材料,甚至導磁材料。[0022]工作過程如下將被測磁體( 安放于旋轉(zhuǎn)測量軸(4)上端面的中心點上,使充磁方向與旋轉(zhuǎn)測量軸的軸線方向基本保持一致,啟動步進電機或電機及傳動減速系統(tǒng)(11),在步進電機或電機及傳動減速系統(tǒng)(11)的驅(qū)動下,旋轉(zhuǎn)測量軸(4)及其上端的被測磁體( 在水平方向上旋轉(zhuǎn),每轉(zhuǎn)動一個角度,測量電子電路通過感知分度開關(guān)(5),記錄水平亥姆霍茲線圈(3)該方位角下的水平方向上的磁通量值,測量一周后,步進電機或電機及傳動減速系統(tǒng)(11)停轉(zhuǎn),用手工抽取磁體,電子電路通過垂直亥姆霍茲線圈( 測得垂直方向上的磁通量,最后電子電路通過計算得出該被測磁體的磁偏角及總磁通量。如圖8為機械抽取的實例樣,本例中直線推進收縮裝置(14)用氣缸來實現(xiàn),并用氣缸芯進行收回、抽取操作。圖8的上半部基本與手工抽取的一樣,不同的是上軸承(6),不但允許旋轉(zhuǎn)測量軸 (4)水平轉(zhuǎn)動,還允許旋轉(zhuǎn)測量軸(4)上下抽動。另一個不同的是下夾板(9)不是固定在支架(10)上,而是在支架(10)上可以上下滑動。直線推進收縮裝置(14)用氣缸來實現(xiàn)。推進收縮裝置上夾板(15)、推進收縮裝置下夾扳(16)和推進收縮裝置固定架(17)用于固定直線推進收縮裝置。直線推進收縮裝置(14)中的活動部件(本實例樣為氣缸芯,以下簡稱 “氣缸芯”)與電機罩(13)相連,電機罩(13)又與下夾板(9)相連。工作過程如下氣缸芯先將旋轉(zhuǎn)測量軸(4)頂出,使旋轉(zhuǎn)測量軸的上端面置于亥姆霍茲測量線圈(3)的外面,將被測磁體(2)安放于旋轉(zhuǎn)測量軸(4)上端面的中心點上,使充磁方向與旋轉(zhuǎn)測量軸的軸線方向基本保持一致,用磁體固定架(1)固定好被測磁體O)(本例中由于用機械抽取,必須用磁體固定架(1)),啟動氣缸,使氣缸芯向下運動,直到被測磁體 (2)進入到亥姆霍茲線圈(3)中,記錄該磁體的磁通的垂直分量值。氣缸芯收回后,啟動步進電機或電機及傳動減速系統(tǒng)(11),步進電機或電機及傳動減速系統(tǒng)(11)通過驅(qū)動旋轉(zhuǎn)測量軸(4)在水平方向旋轉(zhuǎn),每轉(zhuǎn)動一個角度,測量電子電路通過感知分度開關(guān)(5),記錄水平亥姆霍茲線圈( 該方位角下的水平方向上的磁通量值,測量一周后,步進電機或電機及傳動減速系統(tǒng)(11)停轉(zhuǎn),氣缸芯頂出旋轉(zhuǎn)測量軸G),同時測量被測磁體( 在旋轉(zhuǎn)測量軸(4)頂出情況下的垂直磁通分量。被測磁體( 在氣缸芯及旋轉(zhuǎn)測量軸(4)的作用下,進行了收回、旋轉(zhuǎn)、頂出,這些運動在水平與垂直亥姆霍茲線圈( 上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢, 并通過電子電路積分、運算,最終得出該被測磁體的磁偏角及總磁通量。
權(quán)利要求1.磁偏角測量裝置,其特征是由磁體固定架(1)、被測磁體O)、二維的亥姆霍茲線圈 (3)、旋轉(zhuǎn)測量軸(4)、上軸承(6)、下軸承(7)、上夾板(8)、下夾板(9)、支架(10)、電機及傳動減速系統(tǒng)(11)、固定電機用的電機架(1 組成,旋轉(zhuǎn)測量軸(4)置于上軸承(6)與下軸承(7)之間,而上軸承(6)和下軸承(7)又分別嵌入在上夾板(8)和下夾板(9)中,上夾板(8)和下夾板(9)用支架(10)固定、連接為一個整體,在下夾板(9)下面安裝有電機架 (12),電機及傳動減速系統(tǒng)(11)安裝在電機架(12)上,并與旋轉(zhuǎn)測量軸⑷的下端相連, 旋轉(zhuǎn)測量軸的上端置于二維的亥姆霍茲線圈(3)的中心,二維的亥姆霍茲線圈(3)固定在上夾板(8)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁偏角測量裝置,其特征是旋轉(zhuǎn)測量軸(4)上包含有“分度盤”及與“分度盤”相對應(yīng)的“分度開關(guān)”(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁偏角測量裝置,其特征是增加電機罩(13)、直線推進收縮裝置(14)、以及為固定直線推進收縮裝置(14)而裝的推進收縮裝置上夾板(15)、推進收縮裝置下夾扳(16)和推進收縮裝置固定架(17),電機罩(1 蓋住電機及傳動減速系統(tǒng) (11)并與下夾板(9)相連,直線推進收縮裝置(14)與電機罩(13)相連,上部支架(10)與推進收縮裝置上夾板(1 相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁偏角測量裝置,其特征是上軸承(6)采用既允許旋轉(zhuǎn)測量軸(4)水平運動,又允許旋轉(zhuǎn)測量軸(4)上下運動的深溝槽無內(nèi)套軸承。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁偏角測量裝置,其特征是下夾板(9),可以在支架(10)上進行上下滑動。
6.磁偏角測量裝置,其特征是由磁體固定架(1)、被測磁體O)、二維的亥姆霍茲線圈 (3)、旋轉(zhuǎn)測量軸(4)、上軸承(6)、下軸承(7)、上夾板(8)、下夾板(9)、支架(10)、步進電機、固定電機用的電機架(1 組成,旋轉(zhuǎn)測量軸(4)置于上軸承(6)與下軸承(7)之間,而上軸承(6)和下軸承(7)又分別嵌入在上夾板(8)和下夾板(9)中,上夾板(8)和下夾板 (9)用支架(10)固定、連接為一個整體,在下夾板(9)下面安裝有電機架(12),步進電機安裝在電機架(1 上,并與旋轉(zhuǎn)測量軸的下端相連,旋轉(zhuǎn)測量軸的上端置于二維的亥姆霍茲線圈(3)的中心,二維的亥姆霍茲線圈(3)固定在上夾板(8)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁偏角測量裝置,其特征是旋轉(zhuǎn)測量軸(4)上包含有“分度盤”及與“分度盤”相對應(yīng)的“分度開關(guān)”(5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的磁偏角測量裝置,其特征是增加電機罩(13)、直線推進收縮裝置(14)、以及為固定直線推進收縮裝置(14)而裝的推進收縮裝置上夾板(15)、推進收縮裝置下夾扳(16)和推進收縮裝置固定架(17),電機罩(1 蓋住步進電機并與下夾板 (9)相連,直線推進收縮裝置(14)與電機罩(1 相連,上部支架(10)與推進收縮裝置上夾板(15)相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁偏角測量裝置,其特征是上軸承(6)采用既允許旋轉(zhuǎn)測量軸(4)水平運動,又允許旋轉(zhuǎn)測量軸(4)上下運動的深溝槽無內(nèi)套軸承。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁偏角測量裝置,其特征是下夾板(9),可以在支架(10)上進行上下滑動。
專利摘要一種涉及永磁體的磁場方向與永磁體外形之間關(guān)系(磁偏角)的測量裝置,該裝置是以旋轉(zhuǎn)測量軸(4)、分度盤及與分度盤相對應(yīng)的分度開關(guān)(5)、電機和傳動、減速系統(tǒng)(11)為基礎(chǔ),用一個二維的亥茲霍姆線圈(3)作為測量傳感器,通過測量永磁體的水平與垂直磁通分量,最后通過計算得出該磁體的磁偏角和總磁通量,其主要特征是一根旋轉(zhuǎn)測量軸(4)上裝有分度盤及與分度盤相對應(yīng)的分度開關(guān)(5)、并置于上下軸承(6)(7)之中,再用上下夾板(8)(9)、支架(10)固定、連接為一個整體,旋轉(zhuǎn)測量軸(4)的下端與電機和傳動、減速系統(tǒng)(11)相連,旋轉(zhuǎn)測量軸(4)的上端置于二維的亥茲霍姆線圈(3)的中心。
文檔編號G01R33/02GK202256640SQ201120284608
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者陳艷 申請人:陳艷