CN103145087A - Terfenol-D薄片驱动的磁致伸缩式复合悬臂梁 - Google Patents

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Abstract

一种Terfenol-D薄片驱动的磁致伸缩式复合悬臂梁，导磁壳体、导磁端盖、非导磁线圈骨架均为圆形轴对称结构，导磁壳体一端密封，另一端开口，开口端上安装导磁端盖，非导磁线圈骨架设在导磁壳体内，导磁端盖及非导磁线圈骨架均设有中心轴孔，平直的非导磁弹性基片设置于非导磁线圈骨架中心轴孔内的中心轴线上，其一端固定在导磁壳体的端部，另一端穿过导磁端盖的中心轴孔为自由悬臂，Terfenol-D薄片间隔地粘接在非导磁弹性基片上。本发明与现有的压电材料、Galfenol合金和超磁致伸缩薄膜驱动的悬臂梁相比具有更高的功率密度，输出变形大、响应速度快；可应用于振动主动控制、精密驱动机构、光反射等需要较大功率的领域。

Description

Terfenol-D薄片驱动的磁致伸缩式复合悬臂梁
技术领域
本发明涉及一种磁致伸缩式复合悬臂梁，特别是一种Terfenol-D薄片驱动的磁致伸缩式复合悬臂梁。
背景技术
复合悬臂梁是将功能材料与弹性基片进行复合而成的一种器件，可应用于振动主动控制、精密驱动机构、力传感、光反射等领域中。目前复合悬臂梁主要采用压电材料、Galfenol合金和超磁致伸缩薄膜作为驱动功能材料，但是压电材料、Galfenol合金和超磁致伸缩薄膜变形量小、功率密度较低，限制了其在较大功率场合的使用。
稀土超磁致伸缩材料Terfenol-D，广泛用于声纳系统、大功率超声器件、精密控制系统、各种阀门、驱动器等，是一种具有广阔发展前景的稀土功能材料。
发明内容
  本发明的目的是提供一种具有高功率密度、输出变形大、响应速度快特点的Terfenol-D薄片驱动的磁致伸缩式复合悬臂梁。
本发明的Terfenol-D薄片驱动的磁致伸缩式复合悬臂梁，包括导磁壳体、导磁端盖、非导磁线圈骨架，导磁壳体、导磁端盖、非导磁线圈骨架均为圆形轴对称结构，导磁壳体一端密封，另一端开口，开口端上安装导磁端盖，非导磁线圈骨架设在导磁壳体内，非导磁线圈骨架上绕有线圈，导磁端盖及非导磁线圈骨架均设有中心轴孔，平直的非导磁弹性基片设置于非导磁线圈骨架中心轴孔内的中心轴线上，其一端固定在导磁壳体的端部，另一端穿过导磁端盖的中心轴孔为自由悬臂；Terfenol-D薄片间隔地粘接在非导磁弹性基片上。
所述非导磁弹性基片的材料包括铜、铝或不锈钢；所述非导磁线圈骨架的材料包括铜、铝、不锈钢或塑料。
本发明的Terfenol-D薄片驱动的磁致伸缩式复合悬臂梁的工作原理是，Terfenol-D薄片在通电的线圈磁场中沿轴向伸长，驱动非导磁弹性基片弯曲变形；非导磁弹性基片的弯曲度随Terfenol-D薄片的伸长量增加而增大，Terfenol-D薄片的伸长量随线圈的磁场强度增大而增加。Terfenol-D薄片在线圈断电、磁场消失后，恢复到通电前的原长，非导磁弹性基片也复原到通电前的平直状态。
本发明的Terfenol-D薄片驱动的磁致伸缩式复合悬臂梁的有益效果是：
1、采用稀土超磁致伸缩材料Terfenol-D薄片为驱动材料，具有输出变形大、响应速度快、功率密度高等优点，由于Terfenol-D材料脆性大，如果将一整片长条形Terfenol-D薄片粘接于弹性基片上，则弹性基片发生大挠度弯曲时，易使Terfenol-D材料脆裂，故本发明扬Terfenol-D材料之长、避其脆性之短，采用多片Terfenol-D薄片间隔地粘接于弹性基片上。
2、与现有的压电材料、Galfenol合金和超磁致伸缩薄膜驱动的悬臂梁相比具有更高的功率密度，输出变形大、响应速度快。
3、 Terfenol-D薄片复合悬臂梁在激励的磁场中，产生频率、幅值可控的振动，从而可应用于振动主动控制、精密驱动机构、光反射等需要较大功率的领域。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为非导磁弹性基片与Terfenol-D薄片粘接后的俯视图。
图3为线圈通电后悬臂梁弯曲变形图。
图4为将Terfenol-D薄片粘接于非导磁弹性基片下表面的结构示意图。
具体实施方式
一种Terfenol-D薄片驱动的磁致伸缩式复合悬臂梁，包括导磁壳体2、导磁端盖1、非导磁线圈骨架3，导磁壳体2、导磁端盖1、非导磁线圈骨架3均为圆形轴对称结构，导磁壳体2一端密封，另一端开口，开口端上安装导磁端盖1，非导磁线圈骨架3设在导磁壳体2内，非导磁线圈骨架3上绕有线圈4，导磁端盖1及非导磁线圈骨架3均设有中心轴孔，平直的非导磁弹性基片5设置于非导磁线圈骨架3中心轴孔内的中心轴线上，其一端固定在导磁壳体2的端部，另一端穿过导磁端盖1的中心轴孔为自由悬臂；Terfenol-D薄片6间隔地粘接在非导磁弹性基片5上。如图1和图3，Terfenol-D薄片6间隔地粘接在非导磁弹性基片5上表面。如图4 ，Terfenol-D薄片6间隔地粘接在非导磁弹性基片5下表面。

Claims (4)

1. 一种Terfenol-D薄片驱动的磁致伸缩式复合悬臂梁，包括导磁壳体（2）、导磁端盖（1）、非导磁线圈骨架（3），导磁壳体（2）、导磁端盖（1）、非导磁线圈骨架（3）均为圆形轴对称结构，其特征在于：导磁壳体（2）一端密封，另一端开口，开口端上安装导磁端盖（1），非导磁线圈骨架（3）设在导磁壳体（2）内，非导磁线圈骨架（3）上绕有线圈（4），导磁端盖（1）及非导磁线圈骨架（3）均设有中心轴孔，平直的非导磁弹性基片（5）设置于非导磁线圈骨架（3）中心轴孔内的中心轴线上，其一端固定在导磁壳体（2）的端部，另一端穿过导磁端盖（1）的中心轴孔为自由悬臂，Terfenol-D薄片（6）间隔地粘接在非导磁弹性基片（5）上。
2.根据权利要求1所述的Terfenol-D薄片驱动的磁致伸缩式复合悬臂梁，其特征在于： Terfenol-D薄片（6）间隔地粘接在非导磁弹性基片（5）上表面或下表面。
3. 根据权利要求1所述的Terfenol-D薄片驱动的磁致伸缩式复合悬臂梁，其特征在于：所述非导磁弹性基片（5）的材料包括铜、铝或者不锈钢。
4.根据权利要求1所述的Terfenol-D薄片驱动的磁致伸缩式复合悬臂梁，其特征在于：所述非导磁线圈骨架（3）的材料包括铜、铝、不锈钢或者塑料。
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