主動熱補償超磁致伸縮執(zhí)行器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于磁致伸縮領域，涉及一種主動熱補償超磁致伸縮執(zhí)行器，主要包括阻磁底座、熱補償螺栓、下導磁滑片、磁致伸縮套筒、線圈骨架、下導磁塊、磁致伸縮棒、上導磁塊、導磁套筒、上導磁片、阻磁階梯傳遞軸、阻磁外殼、碟形彈簧。本發(fā)明結構合理，操作簡單，實用性強，通過執(zhí)行器內部的熱補償結構可以有效的減小或消除由于熱膨脹對于執(zhí)行器位移輸出精度的影響，大大提高了執(zhí)行器的位移輸出精度。對于磁致伸縮器件的應用具有重要意義。
【專利說明】
主動熱補償超磁致伸縮執(zhí)行器
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及超磁致伸縮執(zhí)行器裝置領域，特別涉及一種具有主動熱補償功能的超磁致伸縮執(zhí)行器。
【背景技術】
[0002]磁致伸縮材料Terfenol-D是20世紀70年代出現(xiàn)的新型稀土功能材料，該材料被視為21世紀提高國家高科技綜合競爭力的一種新型戰(zhàn)略性功能材料。磁致伸縮效應是該材料的重要物理特性之一。與壓電陶瓷材料相比該材料具有大磁致伸縮系數(shù)、高能量密度、響應速度快、較高的磁機轉換效率等優(yōu)異特性。磁致伸縮效應是該材料的重要物理特性之一。利用該材料的磁致伸縮效應特性可以制作微位移執(zhí)行器。用磁致伸縮材料制成的超磁致伸縮移執(zhí)行器具有結構簡單、易于驅動、精度高、漂移小、工作頻率范圍寬等優(yōu)點。憑借這些優(yōu)異特性，超磁致伸縮執(zhí)行器在聲吶系統(tǒng)中已經得到了廣泛應用，并且在精密與超精密加工、流體機械等工程領域顯示出了良好的應用前景。
[0003]雖然超磁致伸縮執(zhí)行器具有如上優(yōu)點，但是超磁致伸縮執(zhí)行器驅動線圈產生的焦耳熱和磁致伸縮材料自身的渦流熱會導致磁致伸縮材料產生熱膨脹，影響執(zhí)行器的輸出位移精度。超磁致伸縮執(zhí)行器作為一種微位移驅動裝置，其輸出位移精度必須要嚴格控制。因此減小驅動線圈產生的焦耳熱和磁致伸縮材料自身的渦流熱對執(zhí)行器位移輸出精度的影響、提高執(zhí)行器的輸出位移精度對于超磁致伸縮執(zhí)行器的應用具有重要意義。
[0004]近年來從事磁致伸縮材料及應用的研究人員對如何減小磁致伸縮材料熱膨脹對執(zhí)行器輸出精度的影響的方法進行了一定的研究。例如，在2010年天津工程師范學院學報第20卷第2期14-16頁發(fā)表的超磁致伸縮器的熱補償研究中，李小鵬等人提出一種基于軟件的向上補償法，將冷卻系統(tǒng)與軟件結合進行執(zhí)行器的熱補償;在2008年浙江大學趙兵的碩士論文中，采用內套材料與磁致伸縮材料具有相同的熱膨脹系數(shù)的方式進行執(zhí)行器的熱補償。但是目前還鮮有通過組合不同形狀磁致伸縮材料進行熱補償?shù)膱蟮馈?br>
【發(fā)明內容】

[0005]發(fā)明目的
本發(fā)明提供了一種主動熱補償超磁致伸縮執(zhí)行器，其目的是減小執(zhí)行器線圈產生的焦耳熱和磁致伸縮材料自身產生的渦流熱對于執(zhí)行器輸出位移精度的影響，提高執(zhí)行器的輸出位移精度。
[0006]技術方案
一種主動熱補償超磁致伸縮執(zhí)行器，其特征在于:執(zhí)行器的下端為上端帶有圓環(huán)狀凸臺、中心和外緣帶有螺栓通孔、下端帶有凹槽的阻磁底座;熱補償螺栓安裝在阻磁底座的中心螺栓孔中；中心帶有螺栓通孔的薄片狀下導磁滑片安裝在阻磁底座上端面的圓環(huán)狀凸臺內，其中心螺栓孔與熱補償螺栓連接并且與阻磁底座之間存在間隙；磁致伸縮套筒安裝在下導磁滑片上方；中心帶有階梯孔的線圈骨架安裝在下導磁滑片上方，下端的內軸肩與磁致伸縮套筒接觸;下端帶有軸肩、上端帶有凹槽的下導磁塊安裝在線圈骨架的中心孔中并且下軸肩與磁致伸縮套筒上端接觸;磁致伸縮棒安裝在下導磁塊的凹槽內；上下兩端帶有凹槽的上導磁塊安裝在磁致伸縮棒上方；圓筒狀導磁套筒安裝在線圈骨架外側；圓薄片狀上導磁片安裝在線圈骨架和導磁套筒上面;阻磁階梯傳遞軸安裝在上導磁塊的上凹槽中；中心帶有螺紋通孔、下端軸肩帶有螺栓孔的阻磁外殼安裝在圓筒狀導磁套筒外側，阻磁外殼的下端面與阻磁底座接觸，阻磁外殼下端的內軸肩與阻磁底座上端面的圓環(huán)狀凸臺接觸，上端的內軸肩與上導磁片接觸;在阻磁階梯傳遞軸的軸肩上端面與阻磁外殼之間設有碟形彈簧;外緣帶有螺紋，中心帶有通孔的預緊螺母與阻磁外殼上端面的螺紋孔連接并且下端與碟形彈簧接觸。
[0007]阻磁底座與阻磁外殼之間通過螺栓固定，螺栓由下端依次通過阻磁底座和阻磁外殼的螺栓孔。
[0008]在阻磁外殼下端的軸肩上安裝有緊固螺母，緊固螺母與螺栓配合。
[0009]預緊螺母的中心通孔與阻磁階梯傳遞軸之間存在間隙。
[0010]上導磁塊與線圈骨架的中心孔之間存在間隙。
[0011]優(yōu)點及效果
本發(fā)明這種主動熱補償超磁致伸縮執(zhí)行器利用磁致伸縮材料的磁致伸縮特性，通過磁致伸縮套筒、導磁滑片和熱補償螺栓對執(zhí)行器的熱變形進行補償。減小熱變形對執(zhí)行器輸出位移的影響，提高執(zhí)行器輸出位移的精度。同時本發(fā)明具有結構簡單，易于操作的特點。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明結構示意圖。
[0013]圖2為圖1中A部分的放大示意圖。
[0014]附圖標記說明:
1.阻磁階梯傳遞軸，2.預緊螺母，3.碟形彈簧，4.阻磁外殼，5.上導磁片，6.導磁套筒，
7.線圈，8.下導磁滑片，9.螺栓，10.緊固螺母，11.上導磁塊，12.磁致伸縮棒，13.線圈骨架，14.下導磁塊，15.磁致伸縮套筒，16.熱補償螺栓，17.阻磁底座。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明利用磁致伸縮材料的磁致伸縮效應特性，通過將兩種不同形狀的磁致伸縮材料組合，設計了一種主動熱補償超磁致伸縮執(zhí)行器。
[0016]所述主動熱補償超磁致伸縮執(zhí)行器，如圖1和圖2中所示，執(zhí)行器的下端為上端帶有圓環(huán)狀凸臺、中心和外緣帶有螺栓通孔、下端帶有凹槽的圓盤狀阻磁底座17;熱補償螺栓16安裝在阻磁底座17的中心螺栓孔中；中心帶有螺栓通孔的薄片狀下導磁滑片8安裝在阻磁底座17上端面的圓環(huán)狀凸臺內，其中心螺栓孔與熱補償螺栓16連接并且與阻磁底座17之間存在間隙；熱補償螺栓16和下導磁滑片8之間采用螺紋配合，當下導磁片8受到力的作用時將會向下移動，下導磁滑片8與阻磁底座17間的間隙保證了下導磁滑片可以向下移動。磁致伸縮套筒15安裝在下導磁滑片8上方；中心帶有階梯孔的線圈骨架13安裝在下導磁滑片8上方，下端的內軸肩與磁致伸縮套筒15接觸;線圈骨架13的下端內軸肩與磁致伸縮套筒15接觸，保證了磁致伸縮套筒的上端為固定端。下端帶有軸肩、上端帶有凹槽的下導磁塊14安裝在線圈骨架13的中心孔中并且下軸肩與磁致伸縮套筒15上端接觸;磁致伸縮棒12安裝在下導磁塊14凹槽內；上下兩端帶有凹槽的上導磁塊11安裝在磁致伸縮棒12上方；圓筒狀導磁套筒6安裝在線圈骨架13外側；圓薄片狀上導磁片5安裝在線圈骨架13和導磁套筒6上面；阻磁階梯傳遞軸I安裝在上導磁塊11的上凹槽中；中心帶有螺紋通孔、下端軸肩帶有螺栓孔的阻磁外殼4安裝在圓筒狀導磁套筒6外側，阻磁外殼4的下端面與阻磁底座17接觸，阻磁外殼4下端的內軸肩與阻磁底座17上端面的圓環(huán)狀凸臺接觸，上端的內軸肩與上導磁片5接觸;在阻磁階梯傳遞軸I的軸肩上端面與阻磁外殼4之間設有碟形彈簧3;外緣帶有螺紋，中心帶有通孔的預緊螺母2與阻磁外殼4上端面的螺紋孔連接并且下端與碟形彈簧3接觸。
[0017]阻磁底座17與阻磁外殼4之間通過螺栓9固定，螺栓9由下端依次通過阻磁底座17和阻磁外殼4的螺栓孔。在阻磁外殼4下端的軸肩上安裝有緊固螺母10，緊固螺母10與螺栓9配合，使整個裝置固定。
[0018]預緊螺母2的中心通孔與阻磁階梯傳遞軸I之間存在間隙;上導磁塊11與線圈骨架13的中心孔之間存在間隙。留有間隙可以保證執(zhí)行器的位移輸出順暢沒有阻礙。
[0019]本發(fā)明工作原理如下:
在本發(fā)明工作前需要調節(jié)緊固螺母10以保證整個執(zhí)行器的連接正確。本發(fā)明工作時，首先調節(jié)預緊螺母2對執(zhí)行器施加適當?shù)念A緊力。預緊力通過碟形彈簧3傳遞給阻磁階梯傳遞軸I，阻磁階梯傳遞軸I通過上導磁塊11將預緊力施加到磁致伸縮棒12上。磁致伸縮棒12將預緊力通過下導磁塊14施加到磁致伸縮套筒15上。磁致伸縮套筒15的上端與線圈骨架13下端的內軸肩接觸，線圈骨架13通過阻磁外殼4固定，因此磁致伸縮套筒15的上端為固定端。當執(zhí)行器線圈7中通入激勵時，由線圈7產生的磁場導致磁致伸縮套筒15和磁致伸縮棒12產生位移和力的輸出。磁致伸縮棒12的下端與下導磁塊14接觸為固定端，因此所產生的位移通過上導磁塊11、阻磁階梯傳遞軸I進行位移輸出。而磁致伸縮套筒15的下端與下導磁滑片8接觸，下導磁滑片8與熱補償螺栓16連接，當下導磁滑片8受到磁致伸縮套筒15產生的力和位移作用時會沿著熱補償螺栓16的螺紋向下移動。當下導磁滑片8向下移動時線圈骨架13、磁致伸縮套筒15下導磁塊14和磁致伸縮棒12也向下的移動，因此由熱導致磁致伸縮棒12產生的膨脹位移得到補償。
[0020]結論:
本發(fā)明結構合理，操作簡單，實用性強。通過執(zhí)行器內部的熱補償結構可以有效的減小或消除由于熱膨脹對于執(zhí)行器位移輸出精度的影響，大大提高了執(zhí)行器的位移輸出精度。對于執(zhí)行器應用于驅動精度較高的場合提供了可能，對于磁致伸縮器件的應用具有重要意義。
【主權項】
1.一種主動熱補償超磁致伸縮執(zhí)行器，其特征在于:執(zhí)行器的下端為上端帶有圓環(huán)狀凸臺、中心和外緣帶有螺栓通孔、下端帶有凹槽的阻磁底座(17);熱補償螺栓(16)安裝在阻磁底座(17)的中心螺栓孔中；中心帶有螺栓通孔的薄片狀下導磁滑片(8)安裝在阻磁底座(17)上端面的圓環(huán)狀凸臺內，其中心螺栓孔與熱補償螺栓(16)連接并且與阻磁底座(17)之間存在間隙；磁致伸縮套筒(15)安裝在下導磁滑片(8)上方；中心帶有階梯孔的線圈骨架(13)安裝在下導磁滑片(8)上方，下端的內軸肩與磁致伸縮套筒(15)接觸；下端帶有軸肩、上端帶有凹槽的下導磁塊(14)安裝在線圈骨架(13)的中心孔中并且下軸肩與磁致伸縮套筒(15)上端接觸;磁致伸縮棒(12)安裝在下導磁塊(14)的凹槽內；上下兩端帶有凹槽的上導磁塊(11)安裝在磁致伸縮棒(12)上方;圓筒狀導磁套筒(6)安裝在線圈骨架(13)外側；圓薄片狀上導磁片(5)安裝在線圈骨架(13)和導磁套筒(6)上面;阻磁階梯傳遞軸(I)安裝在上導磁塊(11)的上凹槽中；中心帶有螺紋通孔、下端軸肩帶有螺栓孔的阻磁外殼(4)安裝在圓筒狀導磁套筒(6)外側，阻磁外殼(4)的下端面與阻磁底座(17)接觸，阻磁外殼(4)下端的內軸肩與阻磁底座(17)上端面的圓環(huán)狀凸臺接觸，上端的內軸肩與上導磁片(5)接觸;在阻磁階梯傳遞軸(I)的軸肩上端面與阻磁外殼(4)之間設有碟形彈簧(3);外緣帶有螺紋，中心帶有通孔的預緊螺母(2)與阻磁外殼(4)上端面的螺紋孔連接并且下端與碟形彈簧(3)接觸。2.根據權利要求1所述的主動熱補償超磁致伸縮執(zhí)行器，其特征在于:阻磁底座(17)與阻磁外殼(4)之間通過螺栓(9)固定，螺栓(9)由下端依次通過阻磁底座(17)和阻磁外殼(4)的螺栓孔。3.根據權利要求1所述的主動熱補償超磁致伸縮執(zhí)行器，其特征在于:在阻磁外殼(4)下端的軸肩上安裝有緊固螺母(10)，緊固螺母(10)與螺栓(9)配合。4.根據權利要求1所述的主動熱補償超磁致伸縮執(zhí)行器，其特征在于:預緊螺母(2)的中心通孔與阻磁階梯傳遞軸(I)之間存在間隙。5.用權利要求1所述的主動熱補償超磁致伸縮執(zhí)行器，其特征在于:上導磁塊(11)與線圈骨架(13)的中心孔之間存在間隙。
【文檔編號】H02N2/02GK105915106SQ201610464048
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】劉慧芳, 王漢玉, 張禹, 趙俊杰
【申請人】沈陽工業(yè)大學