CN1137017A - 电磁铁励振式自激振荡型振动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是使电磁铁励振式的振动装置可靠地开始自激振荡。在振动驱动器7即电磁铁7的固定电磁铁铁芯8上缠绕的电磁线圈9连接一个二极管13。因此即使是微小的电流变化也能可靠地开始自激振荡。
Description
本发明涉及电磁铁励振式的自激振荡型振动装置。
例如，在工业调查会发行(1992年)的″振动应用技术″中公开了一种如图8所示的自激振荡型振动装置。
图8表示闭合回路，一般在开环传递函数的相位滞后为180°的频率(相位交界点)上开环传递函数的增益在1(稳定边界)以上时，如将回路闭合则将产生自激振荡。为改善自激振荡的建起特性，必须将增益充分增大(例如为稳定边界增益的100倍)。该增益的详细内容不仅有振动检测器增益、控制器增益，功率放大器增益，还包含振动驱动器的输入输出变换增益。然而，当振动驱动器为电磁铁时，其电流—吸引力特性如图9所示具有平方非线性特性。因此，当电流大约为零时(范围A)，输入输出变换增益也变为零(斜率约等于零)，不可能实现开环特性的高增益，因而不会引起自激振荡。
本发明的目的是提供一种电磁铁励振式的自激振荡型振动装置，在产生自激振荡前即使是几乎无振荡的状态，电磁铁的输入输出变换增益也不为零，而是具有一定的值，能使开环传递特性达到高增益，因而当将回路闭合时，能够可靠地产生自激振荡。
为达到以上目的，本发明的电磁铁励振式的自激振荡型振动装置具有用来检测振动机器的振动位移的振动位移检测器、将振动位移检测器的输出作为负反馈信号且用反馈增益加以放大的自激振荡控制器、对该控制器的输出进行功率放大的功率放大器、以及接收该电力放大器的输出的电磁铁，借助于流过该电磁铁线圈的电流产生的磁性吸引力对上述振动机器励振，该自激振荡型振动装置的特征在于：在上述电磁铁的线圈上连接一个二极管。
为达到以上目的，本发明的电磁铁励振式的自激振荡型振动装置具有用来检测振动机器的振动位移的振动位移检测器、将振动位移检测器的输出作为负反馈信号且用反馈增益加以放大的自激振荡控制器、对该控制器的输出进行功率放大的功率放大器、以及接收该电力放大器的输出的电磁铁，借助于流过该电磁铁线圈的电流产生的磁性吸引力对上述振动机器励振，该自激振荡型振动装置的特征还在于：在上述电磁铁内包含永久磁铁。
为达到以上目的，本发明的电磁铁励振式的自激振荡型振动装置具有用来检测振动机器的振动位移的振动位移检测器、将振动位移检测器的输出作为负反馈信号且用反馈增益加以放大的自激振荡控制器、对该控制器的输出进行功率放大的功率放大器、以及接收该电力放大器的输出的电磁铁，借助于流过该电磁铁线圈的电流产生的磁性吸引力对上述振动机器励振，该自激振荡型振动装置的特征还在于：在上述电磁铁的线圈内流过恒定的直流电流。
如按照权利要求1的发明，则即使在电流变化小的情况下，其输入输出变换增益的平均值也不为零，而是具有一定的有限值，借助于该增益，可以迅速地建起振动机器的自激振荡。
如按照权利要求2的发明，通过在电磁铁的线圈内流过恒定的直流电流，则电流—吸引力虽然是平方特性，但因该电流值加在微小变化的电流上，可以在该区域的电流吸引力的平方特性中获得一定的有限输入输出增益，因此同样能迅速地建起振动机器的自激振荡。
如按照权利要求3的发明，则由于电磁铁的磁通中经常存在着电磁铁所包含的永久磁铁的磁通，所以即使流过线圈的电流微小，但在电流吸引力平方特性的某一区域中能得到有限的输入输出增益，因而该振动机器能够可靠地产生自激振荡。
图1是本发明实施例的电磁铁励振式自激振荡型振动装置的框图。
图2是表示图1中振动驱动器7的具体结构的部分正视图。
图3是说明其动作用的时间图。
图4是表示其动作用的电流—吸引力特性曲线图。
图5是表示本发明第2实施例中振动驱动器的主要部分的正视图。
图6是本发明第3实施例的自激振荡型振动装置中的自激振荡控制器的框图。
图7是表示其动作用的电流—吸引力关系曲线图。
图8是现有例的自激振荡型振动装置的框图。
图9是表示其动作用的电流—吸引力特性曲线图。
符号说明：
1 自激振荡型振动装置
2 振动机械
3 振动位移检测器
5 自激振荡控制器
8a 永久磁铁
9 电磁线圈
13 二极管
15 加法器
以下，参照附图说明本发明的实施例。
图1所示为本发明实施例的电磁铁励振式自激振荡型振动装置，其总体以1表示，在本实施例中振动机械2是一个振动送料器，在图2中示出其一部分，靠近振动送料器配置的振动位移检测器3的输出供给到振幅控制器4。振幅控制器4具有众所周知的结构，用于设定规定的振幅值，在这里与振动位移检测器3的输出进行比较，与两者之差值对应的输出由线路c导出。自激振荡控制器5如图6所示由交流放大器11及饱和限幅器12构成，该控制器5的输出供给线路c，由功率放大器6放大，其放大输出被供给到振动驱动器7。在本实施例中，如图2所示，振动驱动器7是电磁铁励振机构，由E形固定电磁铁铁芯8和缠绕在其上的电磁线圈9以及间隔着空隙G与铁芯相对设置的衔铁S构成，可动部M与固定部T通过按等角度间隔配置的倾斜板簧10联结。上述的振动位移检测器3靠近倾斜板簧10配置，它是一种涡流式检测器，其输出供给到振幅控制器4。此外，按照本发明，在电磁线圈9上连接了一个二极管13。并且，该***磁路的自激磁阻还随着衔铁S与固定电磁铁铁芯8之间的空隙G而变化，在磁振动中以谐振频率振动。因此，力与位移的相位差为90°，而电压与电流的相位差为90°，所以在图1示出的闭合回路中，振动位移检测器3的输出经线路a负反馈到自激振荡控制器5，作为整体构成180°的相位差，因此可能产生自激振荡。
本发明实施例的电磁铁励振式自激振荡型振动装置的结构如上所述，以下对其动作进行说明。
图中未示出的直流电源通过开关连接于功率放大器6，通过将该开关闭合，产生自激振荡并使振动机械开始振动，按照本实施例，因在振动驱动器7即电磁铁的电磁线圈9上连接着二极管13，所以电流随时间的变化如图3所示，相对于时间轴是非对称的。即，电流与吸引力的关系(非线性的平方特性)如图4所示，当电流很微小时，在原点零点处，其斜率是零，电流如图3所示变化时，即使变化微小，但电流—吸引力、即输入输出变换增益具有相同的符号，所以仍能具有一定的平均值。因此，在图1所示的闭合回路中，能迅速地开始自激振荡，振动机械随后能够可靠地进行自激振动。
另外，在本实施例中，由于自激振荡控制器5具有饱和限幅器12，它接受振幅控制器4的输出，使其限幅电平振幅随偏差而变化，因此能使振动机械2的可动部M以在振幅控制器4中设定的规定振幅振动。在以上的结构中已经说明，在理想情况下振动驱动器7产生90°的相位滞后，但实际上与90°是有差异的，所以也可在自激振荡控制器5内增加具有相位延迟功能的环节，因此在图1的闭合回路中能够使振动位移检测器3的输出相对于振动驱动器7的输出线路以准确的180°相位滞后进行负反馈。因此振动机械2可以谐振振动，并能进行跟踪控制。
图5示出本发明第2实施例的振动驱动器7′，与上述实施例中对应的部分标以相同的符号，其详细的说明省略。
即在本实施例中，将永久磁铁8a装在固定电磁铁铁芯8′内形成一个整体。因此，产生如箭头所示的恒定磁通B0。所以即使流过电磁线圈9的电流为零，但在如图7所示的业已提到过的平方特性中，在B区域加微小电流的情况下，就已经能产生一定的吸引力，因此输入输出变换增益具有近似恒定的值(B区域的斜率)，振动机械2易于开始自激振荡，且能稳定地运行。即，在永久磁铁8a产生的恒定磁通分量B0上加上由微小电流产生的变化分量B。因此，当检测器3的检测电流、噪声等产生的微小电流流过电磁线圈9时，由于是在正的区域变化，所以输入输出增益的平均值不会是零，可开始自激振荡。而另一方面，如没有恒定磁通分量B0，则因微小电流在靠近0点的(+)(-)区域变化，所以输入输出变换增益变为零，就不能开始自激振荡。
图6示出本发明第3实施例的自激振荡控制器5，与第1实施例相同具有交流放大器11及饱和限幅器12，但饱和限幅器12的输出被供给到加法器15，这是将恒定的直流电流作为恒流指令供给的。因此，在振动驱动器7′的电磁线圈9中流过恒定的直流电流，在图7所示的电流吸引特性中，当与第2实施例相同流过微小电流时，具有以该B区域的斜率为依据的输入输出变换增益，因此同样能可靠地开始自激振荡，并能稳定地运行。
如上所述，按照本发明的实施例，电磁铁励振方式虽然具有非线性的平方特性，但能够可靠地开始自激振荡。
以上说明了本发明的实施例，当然，本发明不限于此，以本发明的技术思想为基础可以有各种各样的变形。
例如，在以上的实施例中，振动机械2假定是振动送料器，但可将其修改为能够适用于一般具有电磁励振机构的所有振动机械。
另外，在以上的实施例中，作为振动检测器3，使其靠近板簧10，并采用所谓的涡流式的检测器，但当然不受此限制，例如也可将压电元件(用锆酸铅构成)安装在可动部M上，对其输出进行2次积分并供给振幅放大器4。
如上所述，如采用本发明的电磁铁励振式自激振荡型振动装置，则尽管力与电流的关系是非线性的，仍能可靠地开始自激振动。
Claims (5)
1.一种电磁铁励振式自激振荡型振动装置，它具有用来检测振动机器的振动位移的振动位移检测器、将振动位移检测器的输出作为负反馈信号且用反馈增益加以放大的自激振荡控制器、对该控制器的输出进行功率放大的功率放大器、以及接收该功率放大器的输出的电磁铁，借助于流过该电磁铁线圈的电流产生的磁性吸引力对上述振动机器励振，该自激振荡型振动装置的特征在于：在上述电磁铁的线圈上连接一个二极管。
2.一种电磁铁励振式自激振荡型振动装置，它具有用来检测振动机器的振动位移的振动位移检测器、将振动位移检测器的输出作为负反馈信号且用反馈增益加以放大的自激振荡控制器、对该控制器的输出进行功率放大的功率放大器、以及接收该电力放大器的输出的电磁铁，借助于流过该电磁铁线圈的电流产生的磁性吸引力对上述振动机器励振，该自激振荡型振动装置的特征在于：在上述电磁铁内包含永久磁铁。
3.一种电磁铁励振式自激振荡型振动装置，它具有用来检测振动机器的振动位移的振动位移检测器、将振动位移检测器的输出作为负反馈信号且用反馈增益加以放大的自激振荡控制器、对该控制器的输出进行功率放大的功率放大器、以及接收该电力放大器的输出的电磁铁，借助于流过该电磁铁线圈的电流产生的磁性吸引力对上述振动机器励振，该自激振荡型振动装置的特征还在于：在上述电磁铁的线圈内流过恒定的直流电流。
4.根据权利要求1～3中任何一项所述的电磁铁励振式自激振荡型振动装置，其特征在于：上述自激振荡控制器内装有的饱和环节的饱和电平可根据上述振动位移检测器的输出改变。
5.根据权利要求1～4中任何一项所述的电磁铁励振式自激振荡型振动装置，其特征在于：上述自激振荡控制器具有相位延迟功能，上述振动机器的谐振频率与自激振动的频率一致。
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