专利名称：磁偏角测量装置的制作方法
技术领域：
本系统涉及永磁体的磁场方向与永磁体外形之间关系(磁偏角)的测量装置。 技术背景随着科学的进步，永磁体应用范围的进一步推广，对永磁体的充磁方向与永磁体外形之间关系有了更高的要求，为了测量永磁体的磁场方向与永磁体外形之间关系(磁偏角)，我过去用三维亥姆霍兹线圈方法测量，由于影响测量精度的因素多，调试难度大，测量一致性不太理想，测量精度相对于本测量装置要低，用专利申请号为200810121769. 3，《永磁体磁偏角测量表及测量方法》方法测量速度又太慢，无法满足批量生产需要。
发明内容磁偏角测量装置是测量磁场方向与永磁体外形之间关系(磁偏角)的装置。本测量装置具有成本低、精度高、重复性好、生产调试简单方便的优点。本测量装置是由磁体固定架(1)、被测磁体( 、二维的亥姆霍兹线圈( 、旋转测量轴(4)、上轴承(6)、下轴承(7)、上夹板(8)、下夹板(9)、支架(10)、电机及传动减速系统 (11)、固定电机用的电机架(12)组成，旋转测量轴⑷置于上轴承(6)与下轴承(7)之间， 而上轴承(6)和下轴承(7)又分别嵌入在上夹板(8)和下夹板(9)中，上夹板(8)和下夹板(9)用支架(10)固定、连接为一个整体，在下夹板(9)下面安装有电机架(12)，电机及传动减速系统(11)安装在电机架(12)上，并与旋转测量轴的下端相连，旋转测量轴的上端置于二维的亥姆霍兹线圈(3)的中心，二维的亥姆霍兹线圈(3)固定在上夹板(8) 上。作为优选，旋转测量轴(4)上包含有“分度盘”及与“分度盘”相对应的“分度开关”⑶。作为改进，增加电机罩(13)、直线推进收缩装置(14)、以及为固定直线推进收缩装置(14)而装的推进收缩装置上夹板(15)、推进收缩装置下夹扳(16)和推进收缩装置固定架(17)，电机罩(13)盖住电机及传动减速系统(11)并与下夹板(9)相连，直线推进收缩装置(14)与电机罩(1 相连，上部支架(10)与推进收缩装置上夹板(1 相连，成为机械抽取的磁偏角测量装置，此时，上轴承(6)采用既允许旋转测量轴(4)水平运动，又允许旋转测量轴(4)上下运动的深沟槽无内套轴承，并且下夹板(9)可以在支架(10)上进行上下滑动。作为进一步改进，磁偏角测量装置由磁体固定架(1)、被测磁体O)、二维的亥姆霍兹线圈(3)、旋转测量轴(4)、上轴承(6)、下轴承(7)、上夹板(8)、下夹板(9)、支架(10)、 步进电机、固定电机用的电机架(1 组成，旋转测量轴(4)置于上轴承(6)与下轴承(7) 之间，而上轴承(6)和下轴承(7)又分别嵌入在上夹板(8)和下夹板(9)中，上夹板(8)和下夹板(9)用支架(10)固定、连接为一个整体，在下夹板(9)下面安装有电机架(1 ，步进电机安装在电机架(1 上，并与旋转测量轴的下端相连，旋转测量轴的上端置于二维的亥姆霍兹线圈(3)的中心，二维的亥姆霍兹线圈(3)固定在上夹板(8)上。作为进一步改进，旋转测量轴(4)上包含有“分度盘”及与“分度盘”相对应的“分度开关” (5)。作为进一步改进，增加电机罩(13)、直线推进收缩装置(14)、以及为固定直线推进收缩装置(14)而装的推进收缩装置上夹板(15)、推进收缩装置下夹扳(16)和推进收缩装置固定架(17)，电机罩(13)盖住步进电机并与下夹板(9)相连，直线推进收缩装置(14) 与电机罩(1 相连，上部支架(10)与推进收缩装置上夹板(1 相连，成为机械抽取的磁偏角测量装置，此时，上轴承(6)采用既允许旋转测量轴(4)水平运动，又允许旋转测量轴 (4)上下运动的深沟槽无内套轴承，并且下夹板(9)可以在支架(10)上进行上下滑动。本发明内容及权利要求书中提到的“分度盘”，实际是一个与方位角有关的牙盘， 而“分度开关”实际是一个感应开关。当步进电机或电机及传动减速系统(11)驱动旋转测量轴的同时也带动了分度盘，分度盘每转过一定角度后，就会触发分度开关使测量系统得以感知。如图4为分度盘示意图，分度盘中心孔用于安装旋转测量轴，分度盘外沿为齿轮状。在齿状外沿边安装有分度开关(1)。
图1为磁体的实际磁场中心轴与磁体外形参考面的垂线之间的角度(磁偏角)的示意图图2为二维亥姆霍兹线圈测量示意图图3为水平亥姆霍兹线圈轴线与线圈平面不平行时的示意图图4为分度盘及分度开关示意图图5为垂直亥姆霍兹线圈轴线与线圈平面不垂直时的示意图图6为深沟槽无内套轴承图7为手工抽取时的实例样图图8为机械抽取时的实例样图
具体实施方式
如图7为手工抽取的实例样图中二维的亥姆霍兹线圈(3)，一维亥姆霍兹线圈测量水平方向上的磁通量，另一维亥姆霍兹线圈测量垂直方向上的磁通量。磁体固定架(1)，是防止旋转过程中磁体移动而设，当磁体自身足够重，在旋转过程中不至于移动时，可以不安装这个固定架。被测磁体 (2)安放于旋转测量轴的顶端。要求旋转测量轴的轴线与安放磁体的端面有较高的垂直度。分度盘及与分度盘相对应的分度开关( 安装在旋转测量轴(4)上，目的是提高测量精度。上轴承(6)、下轴承(7)，用于减轻旋转测量轴(4)在旋转过程中的阻力及摆动。上夹板(8)、下夹板(9)和支架(10)，用于固定旋转测量轴G)，并使旋转测量轴G)、 亥姆霍兹线圈(3)保持相对固定的位置。步进电机或电机及传动减速系统(11)用于带动旋转测量轴(4)转动并降低旋转速度。电机架(12)用于固定电机及传动减速系统(11)。上述构件中，除电机外均使用非导磁材料。当然如果在测量要求不高的情况下，部分构件可以使用低导磁材料，甚至导磁材料。[0022]工作过程如下将被测磁体( 安放于旋转测量轴(4)上端面的中心点上，使充磁方向与旋转测量轴的轴线方向基本保持一致，启动步进电机或电机及传动减速系统(11)，在步进电机或电机及传动减速系统(11)的驱动下，旋转测量轴(4)及其上端的被测磁体( 在水平方向上旋转，每转动一个角度，测量电子电路通过感知分度开关(5)，记录水平亥姆霍兹线圈(3)该方位角下的水平方向上的磁通量值，测量一周后，步进电机或电机及传动减速系统(11)停转，用手工抽取磁体，电子电路通过垂直亥姆霍兹线圈( 测得垂直方向上的磁通量，最后电子电路通过计算得出该被测磁体的磁偏角及总磁通量。如图8为机械抽取的实例样，本例中直线推进收缩装置(14)用气缸来实现，并用气缸芯进行收回、抽取操作。图8的上半部基本与手工抽取的一样，不同的是上轴承(6)，不但允许旋转测量轴 (4)水平转动，还允许旋转测量轴(4)上下抽动。另一个不同的是下夹板(9)不是固定在支架(10)上，而是在支架(10)上可以上下滑动。直线推进收缩装置(14)用气缸来实现。推进收缩装置上夹板(15)、推进收缩装置下夹扳(16)和推进收缩装置固定架(17)用于固定直线推进收缩装置。直线推进收缩装置(14)中的活动部件(本实例样为气缸芯，以下简称 “气缸芯”)与电机罩(13)相连，电机罩(13)又与下夹板(9)相连。工作过程如下气缸芯先将旋转测量轴(4)顶出，使旋转测量轴的上端面置于亥姆霍兹测量线圈(3)的外面，将被测磁体(2)安放于旋转测量轴(4)上端面的中心点上，使充磁方向与旋转测量轴的轴线方向基本保持一致，用磁体固定架(1)固定好被测磁体O)(本例中由于用机械抽取，必须用磁体固定架(1))，启动气缸，使气缸芯向下运动，直到被测磁体 (2)进入到亥姆霍兹线圈(3)中，记录该磁体的磁通的垂直分量值。气缸芯收回后，启动步进电机或电机及传动减速系统(11)，步进电机或电机及传动减速系统(11)通过驱动旋转测量轴(4)在水平方向旋转，每转动一个角度，测量电子电路通过感知分度开关(5)，记录水平亥姆霍兹线圈( 该方位角下的水平方向上的磁通量值，测量一周后，步进电机或电机及传动减速系统(11)停转，气缸芯顶出旋转测量轴G)，同时测量被测磁体( 在旋转测量轴(4)顶出情况下的垂直磁通分量。被测磁体( 在气缸芯及旋转测量轴(4)的作用下，进行了收回、旋转、顶出，这些运动在水平与垂直亥姆霍兹线圈( 上产生感应电动势， 并通过电子电路积分、运算，最终得出该被测磁体的磁偏角及总磁通量。
权利要求1.磁偏角测量装置，其特征是由磁体固定架(1)、被测磁体O)、二维的亥姆霍兹线圈 (3)、旋转测量轴(4)、上轴承(6)、下轴承(7)、上夹板(8)、下夹板(9)、支架(10)、电机及传动减速系统(11)、固定电机用的电机架(1 组成，旋转测量轴(4)置于上轴承(6)与下轴承(7)之间，而上轴承(6)和下轴承(7)又分别嵌入在上夹板(8)和下夹板(9)中，上夹板(8)和下夹板(9)用支架(10)固定、连接为一个整体，在下夹板(9)下面安装有电机架 (12)，电机及传动减速系统(11)安装在电机架(12)上，并与旋转测量轴⑷的下端相连， 旋转测量轴的上端置于二维的亥姆霍兹线圈(3)的中心，二维的亥姆霍兹线圈(3)固定在上夹板(8)上。
2.根据权利要求1所述的磁偏角测量装置，其特征是旋转测量轴(4)上包含有“分度盘”及与“分度盘”相对应的“分度开关”(5)。
3.根据权利要求1或2所述的磁偏角测量装置，其特征是增加电机罩(13)、直线推进收缩装置(14)、以及为固定直线推进收缩装置(14)而装的推进收缩装置上夹板(15)、推进收缩装置下夹扳(16)和推进收缩装置固定架(17)，电机罩(1 盖住电机及传动减速系统 (11)并与下夹板(9)相连，直线推进收缩装置(14)与电机罩(13)相连，上部支架(10)与推进收缩装置上夹板(1 相连。
4.根据权利要求3所述的磁偏角测量装置，其特征是上轴承(6)采用既允许旋转测量轴(4)水平运动，又允许旋转测量轴(4)上下运动的深沟槽无内套轴承。
5.根据权利要求4所述的磁偏角测量装置，其特征是下夹板(9)，可以在支架(10)上进行上下滑动。
6.磁偏角测量装置，其特征是由磁体固定架(1)、被测磁体O)、二维的亥姆霍兹线圈 (3)、旋转测量轴(4)、上轴承(6)、下轴承(7)、上夹板(8)、下夹板(9)、支架(10)、步进电机、固定电机用的电机架(1 组成，旋转测量轴(4)置于上轴承(6)与下轴承(7)之间，而上轴承(6)和下轴承(7)又分别嵌入在上夹板(8)和下夹板(9)中，上夹板(8)和下夹板 (9)用支架(10)固定、连接为一个整体，在下夹板(9)下面安装有电机架(12)，步进电机安装在电机架(1 上，并与旋转测量轴的下端相连，旋转测量轴的上端置于二维的亥姆霍兹线圈(3)的中心，二维的亥姆霍兹线圈(3)固定在上夹板(8)上。
7.根据权利要求6所述的磁偏角测量装置，其特征是旋转测量轴(4)上包含有“分度盘”及与“分度盘”相对应的“分度开关”(5)。
8.根据权利要求6或7所述的磁偏角测量装置，其特征是增加电机罩(13)、直线推进收缩装置(14)、以及为固定直线推进收缩装置(14)而装的推进收缩装置上夹板(15)、推进收缩装置下夹扳(16)和推进收缩装置固定架(17)，电机罩(1 盖住步进电机并与下夹板 (9)相连，直线推进收缩装置(14)与电机罩(1 相连，上部支架(10)与推进收缩装置上夹板(15)相连。
9.根据权利要求8所述的磁偏角测量装置，其特征是上轴承(6)采用既允许旋转测量轴(4)水平运动，又允许旋转测量轴(4)上下运动的深沟槽无内套轴承。
10.根据权利要求9所述的磁偏角测量装置，其特征是下夹板(9)，可以在支架(10)上进行上下滑动。
专利摘要一种涉及永磁体的磁场方向与永磁体外形之间关系(磁偏角)的测量装置，该装置是以旋转测量轴(4)、分度盘及与分度盘相对应的分度开关(5)、电机和传动、减速系统(11)为基础，用一个二维的亥兹霍姆线圈(3)作为测量传感器，通过测量永磁体的水平与垂直磁通分量，最后通过计算得出该磁体的磁偏角和总磁通量，其主要特征是一根旋转测量轴(4)上装有分度盘及与分度盘相对应的分度开关(5)、并置于上下轴承(6)(7)之中，再用上下夹板(8)(9)、支架(10)固定、连接为一个整体，旋转测量轴(4)的下端与电机和传动、减速系统(11)相连，旋转测量轴(4)的上端置于二维的亥兹霍姆线圈(3)的中心。
文档编号G01R33/02GK202256640SQ201120284608
公开日2012年5月30日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日
发明者陈艳 申请人:陈艳