專利名稱：一種超磁致伸縮驅動器直接液體冷卻溫控裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種超磁致伸縮驅動器溫控裝置，尤其涉及一種超磁致伸縮驅動器直接液體冷卻溫控裝置。
背景技術：
超磁致伸縮驅動器(GMA)是以超磁致伸縮材料(GMM)為核心驅動元件的新型驅動器，其優(yōu)越性已得到廣泛認可，應用領域從最初的水聲換能器，逐步擴展到精密和超精密定位控制系統(tǒng)、機器人、傳感器、微機電系統(tǒng)和流體元件等諸多領域，發(fā)展前景十分廣闊。具有異形孔的活塞是一種極為重要的工業(yè)零部件，以GMA為驅動的智能構件可用于活塞異形孔的鏜削加工。在工程應用中，由于驅動線圈發(fā)熱，導致GMM材料發(fā)生熱膨脹變 形，GMA的輸出誤差大大增加甚至無法正常工作。而且，為了提高GMA的動態(tài)響應，往往希望減少驅動線圈外形尺寸從而減小線圈的電感，這樣溫控裝置的安裝空間和散熱空間大大減少，原有的冷卻方式和熱補償結構都已難以很好滿足要求。傳統(tǒng)GMA溫控包括熱膨脹補償及液體間接冷卻等。熱膨脹補償結構簡單并有一定效果，但在設計過程中內套材料的選擇較為復雜，且外殼溫升受外界環(huán)境影響較大。在實際應用過程中，GMA溫控通常使用液體間接冷卻的溫控方式，線圈與冷卻液體不接觸，其換熱路徑的總熱阻較大，且總換熱面積較小，無法滿足日益提高的GMA溫控性能要求。
實用新型內容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種超磁致伸縮驅動器直接液體冷卻溫控裝置，本實用新型突破了傳統(tǒng)溫控系統(tǒng)的線圈固定方式，采用卡爪式固定法，使得冷卻液體與線圈大面積直接接觸換熱，在相同空間限制下大大提高了溫控熱效率。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的一種超磁致伸縮驅動器直接液體冷卻溫控裝置，它包括相變材料內支架、相變材料、端蓋、相變材料外套筒、內層線圈、夕卜層線圈、外層套筒、線圈骨架、外層隔熱材料、內層隔熱材料、卡爪、卡爪隔熱墊、撐條。所述相變材料外套筒套接在相變材料內支架外，相變材料外套筒和相變材料內支架之間形成一個環(huán)狀空腔，該環(huán)狀空腔內充有相變材料，相變材料內支架、相變材料和相變材料外套筒組成相變吸熱層；相變材料外套筒外為線圈骨架，線圈骨架與相變材料外套筒之間形成第一層熱交換流道；內層線圈與外層線圈依次繞在線圈骨架上，線圈骨架與內層線圈之間、內層線圈與外層線圈之間均隔有沿軸向均勻分布的撐條，線圈骨架與內層線圈之間形成第二層熱交換流道，內層線圈與外層線圈之間形成第三層熱交換流道；相變吸熱層與線圈骨架兩端由端蓋固定，線圈骨架外側由卡爪固定，卡爪連接在端蓋上，卡爪與端蓋之間具有卡爪隔熱墊，端蓋中心孔內圓周放置內層隔熱材料；外層套筒套裝在整個裝置最外圈，其內側放置外層隔熱材料，外層隔熱材料與外層線圈之間形成第四層熱交換流道；外層套筒、端蓋與相變吸熱層共同組成一個密閉的冷卻液腔體，線圈骨架通過卡爪固定在腔體內部；進一步地，所述相變吸熱層與線圈骨架兩端由端蓋固定；其中，一端的端蓋上具有冷卻液入ロ，另ー端的端蓋上具有冷卻液出ロ。所述卡爪通過固定螺栓連接在端蓋上。本實用新型的有益效果是I.由于冷卻液直接與線圈接觸冷卻，并且設計了多層熱交換流道，與傳統(tǒng)的冷卻溫控方式相比，在相同外形尺寸下的導熱效率大大提高；2.卡爪式線圈骨架固定方式，從根本上隔絕了線圈熱量向刀桿以及超磁致伸縮材料的傳導，顯著提高了超磁致伸縮驅動器溫度控制的精度。
圖I是本實用新型的總體結構原理圖。圖2是圖I的M-M剖面圖。圖中，鏜刀刀桿I、超磁致伸縮材料2、相變材料內支架3、相變材料4、端蓋5、相變材料外套筒6、內層線圈7、外層線圈8、外層套筒9、線圈骨架10、外層隔熱材料11、內層隔熱材料12、卡爪13、卡爪隔熱墊14、固定螺栓15、冷卻液入口 16、冷卻液出口 17、撐條18、第一層熱流道19、第二層熱流道20、第三層熱流道21、第四層熱流道22。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進ー步說明，本實用新型的目的和效果將變得更加明顯。如圖I所示，本實用新型超磁致伸縮驅動器直接液體冷卻溫控裝置，包括相變材料內支架3、相變材料4、端蓋5、相變材料外套筒6、內層線圈7、外層線圈8、外層套筒9、線圈骨架10、外層隔熱材料11、內層隔熱材料12、卡爪13、卡爪隔熱墊14、撐條18。其中，相變材料外套筒6套接在相變材料內支架3外，相變材料外套筒6和相變材料內支架3之間形成一個環(huán)狀空腔，該環(huán)狀空腔內充有相變材料4，相變材料內支架3、相變材料4和相變材料外套筒6組成相變吸熱層；相變材料外套筒6外為線圈骨架10，線圈骨架10與相變材料外套筒6之間形成第一層熱交換流道19 ;內層線圈7與外層線圈8依次繞在線圈骨架10上，線圈骨架10與內層線圈7之間、內層線圈7與外層線圈8之間均隔有沿軸向均勻分布的撐條18，線圈骨架10與內層線圈7之間形成第二層熱交換流道20，內層線圈7與外層線圈8之間形成第三層熱交換流道21 ；相變吸熱層與線圈骨架10兩端由端蓋5固定，其中，一端的端蓋5上具有冷卻液入口 16，另ー端的端蓋5上具有冷卻液出口 17，線圈骨架10外側由卡爪13固定，卡爪13通過固定螺栓15連接在端蓋5上，卡爪13與端蓋5之間具有卡爪隔熱墊14，端蓋5中心孔內圓周放置內層隔熱材料12 ;外層套筒9套裝在整個裝置最外圈，其內側放置外層隔熱材料11，外層隔熱材料11與外層線圈8之間形成第四層熱交換流道22 ;外層套筒9、端蓋5與相變吸熱層共同組成ー個密閉的冷卻液腔體，線圈骨架10通過卡爪13固定在腔體內部。本實用新型的整個工作過程如下本實用新型利用相變材料4具有在一定范圍內保持恒定溫度不變的特性，吸收鏜刀刀桿I上超磁致伸縮材料2產(chǎn)生的熱量，控制其溫度，并阻止線圈熱量向超磁致伸縮材料2傳導；卡爪隔熱墊14以及卡爪式線圈骨架固定方式，防止線圈熱量向鏜刀刀桿I與超磁致伸縮材料2傳導；絕緣冷卻液從ー側端蓋冷卻液入口 16進入腔體，經(jīng)過四層分布式熱交換流道19、20、21、22與浸潤在其中的內層線圈7和外層線圈8直接接觸，進行熱交換之后從另ー側端蓋冷卻液出口 17流出并帶走熱量。 由于本裝置實現(xiàn)了冷卻液直接與線圈接觸冷卻，并且設計了多層熱交換流道，與傳統(tǒng)的冷卻溫控方式相比，熱效率大大提高；卡爪式線圈骨架固定方式，從根本上隔絕了線圈熱量向鏜刀刀桿I和超磁致伸縮材料2的傳導，顯著提高了超磁致伸縮驅動器溫度控制的精度。
權利要求1.一種超磁致伸縮驅動器直接液體冷卻溫控裝置，其特征在于，它包括相變材料內支架(3)、相變材料(4)、端蓋(5)、相變材料外套筒(6)、內層線圈(7)、外層線圈(8)、外層套筒(9)、線圈骨架(10)、外層隔熱材料(11)、內層隔熱材料(12)、卡爪(13)、卡爪隔熱墊(14)和撐條(18);所述相變材料外套筒(6)套接在相變材料內支架(3)タト，相變材料外套筒(6)和相變材料內支架(3)之間形成一個環(huán)狀空腔，該環(huán)狀空腔內充有相變材料(4)，相變材料內支架(3)、相變材料(4)和相變材料外套筒(6)組成相變吸熱層；相變材料外套筒(6)外為線圈骨架(10)，線圈骨架(10)與相變材料外套筒(6)之間形成第一層熱交換流道(19);內層線圈(7)與外層線圈(8)依次繞在線圈骨架(10)上，線圈骨架(10)與內層線圈(7)之間、內層線圈(7)與外層線圈(8)之間均隔有沿軸向均勻分布的撐條(18)，線圈骨架(10)與內層線圈(7)之間形成第二層熱交換流道(20)，內層線圈(7)與外層線圈(8)之間形成第三層熱交換流道21 ;相變吸熱層與線圈骨架10兩端由端蓋5固定，線圈骨架(10)夕卜側由卡爪(13)固定，卡爪(13)連接在端蓋(5)上,卡爪(13)與端蓋(5)之間具有卡爪隔熱墊(14)，端蓋(5)中心孔內圓周放置內層隔熱材料(12);外層套筒(9)套裝在整個裝置最外圈，其內側放置外層隔熱材料(11)，外層隔熱材料(11)與外層線圈(8)之間形成第四層熱交換流道(22);外層套筒(9)、端蓋(5)與相變吸熱層共同組成ー個密閉的冷卻液腔體，線圈骨架(10)通過卡爪(13)固定在腔體內部。
2.根據(jù)權利要求I所述超磁致伸縮驅動器直接液體冷卻溫控裝置，其特征在于，所述相變吸熱層與線圈骨架(10)兩端由端蓋(5)固定；其中，一端的端蓋(5)上具有冷卻液入口(16 )，另一端的端蓋(5 )上具有冷卻液出口( 17 )。
3.根據(jù)權利要求2所述超磁致伸縮驅動器直接液體冷卻溫控裝置，其特征在于，所述卡爪(13)通過固定螺栓(15)連接在端蓋(5)上。
專利摘要本實用新型公開了一種超磁致伸縮驅動器直接液體冷卻溫控裝置，包括相變吸熱層、線圈骨架、內外層線圈、外層套筒、分布式熱交換流道、隔熱材料、卡爪和端蓋，絕緣的冷卻液從一側端蓋入口進入腔體，經(jīng)過多層分布式熱交換流道與浸潤在其中的線圈直接接觸，進行熱交換之后從另一側端蓋出口流出帶走熱量；由于冷卻液直接與線圈接觸冷卻，并且設計了多層熱交換流道，與傳統(tǒng)的冷卻溫控方式相比，熱效率大大提高；卡爪式線圈骨架固定方式，從根本上隔絕了線圈熱量向刀桿以及超磁致伸縮材料的傳導，顯著提高了超磁致伸縮驅動器溫度控制的精度。
文檔編號H02N2/04GK202435306SQ20112054231
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權日2011年12月22日
發(fā)明者何帆, 張雷, 李佳琪, 王彬, 鄔義杰 申請人:浙江大學