CN106301064A - 差动式磁控形状记忆合金自传感驱动器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种差动式磁控形状记忆合金自传感驱动器，包括外罩、联接器、两铁心、传导杆、调节螺栓及电流控制器；外罩上设有一对同轴的通孔，一个通孔处设置有调节螺栓；另一通孔内设有传导杆；外罩内设有两个铁心，两个铁心间留有间隙，铁心上设有励磁线圈，励磁线圈与电流控制器相连；两铁心之间的间隙中设有联接器，联接器的两端与调节螺栓和传导杆之间分别设有一MSMA元件，两MSMA元件的两侧分别设有一永磁体，永磁体朝向外罩的面上设有隔磁板。本发明结构简单，其励磁控制仅需提供产生差动磁场部分的励磁功率，从而减小了MSMA驱动器的体积和提高了控制效率，且提高了MSMA驱动器的控制精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种差动式磁控形状记忆合金自传感驱动器。
背景技术
结构振动控制是在结构的某些部位设置一些控制装置，在结构振动时施加一组控制力或调整结构的动力特性，其对于提高土木工程结构的抗震、抗风能力，减小结构振动响应，减少灾害损失，满足结构安全和使用功能要求等方面都具有重大的意义。
磁控形状记忆合金（MSMA）是近年出现的一种智能材料，具有变化速度快、可控位移大和具有记忆功能等特点。相关资料显示，MSMA材料在磁场中的应变能够达到10%以上，弯曲变形率可达18%。MSMA的磁控形状记忆功能具有可逆性，不仅在磁场作用下MSMA可产生变形和力，而且在外力作用下通过磁性能的变化可产生电磁信号的变化，这就为采用MSMA制造驱动器提供了条件。
磁控形状记忆合金是一种磁导率近于空气的非导磁材料，控制其变形需要较大的励磁功率，而且该种合金材料的磁控特性对温度比较敏感。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种结构简单，能够减小控制功率和补偿温度影响的差动式磁控形状记忆合金自传感驱动器。
本发明采用的技术方案是：包括外罩、联接器、两铁心、传导杆、调节螺栓及电流控制器；外罩上设有一对同轴的通孔，一个通孔处设置有调节螺栓，调节螺栓与该通孔以螺纹连接；另一通孔内设有传导杆；外罩内设有两个铁心，两个铁心间留有间隙，两铁心通过压板连接为一体，铁心上设有励磁线圈，励磁线圈与电流控制器相连；两铁心之间的间隙中设有联接器，联接器的两端与调节螺栓和传导杆之间分别设有一MSMA元件，两MSMA元件的两侧分别设有一永磁体，永磁体朝向外罩的面上设有隔磁板。
上述的差动式磁控形状记忆合金自传感驱动器中，所述的位移输出联接器、传导杆及调节螺栓均采用非导磁性材料制成。
上述的差动式磁控形状记忆合金自传感驱动器中，外罩采用铁磁性材料制成。
上述的差动式磁控形状记忆合金自传感驱动器中，所述的铁心由导磁性能良好的电工钢片叠压而成，两MSMA元件对应的永磁体的形状、尺寸和材料特性完全相同。
上述的差动式磁控形状记忆合金自传感驱动器中，两个铁心上的励磁线圈的尺寸和匝数相同，采用串联或并联连接方式，产生相同方向的磁场。
上述的差动式磁控形状记忆合金自传感驱动器中， MSMA元件采用磁控形状记忆合金材料制成，两MSMA元件的形状、尺寸和性能都相同。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用永磁体产生恒定偏磁磁场以提高工作点，本发明的励磁控制仅需提供产生差动磁场部分的励磁功率，可用较小的励磁功率获得较大的MSMA变形，从而减小了MSMA驱动器的体积和提高了控制效率。
2、本发明采用同轴放置的两个MSMA元件互补的工作方式，一个元件加磁场时另一个减磁场，加磁场的元件沿轴向伸长产生的压力用于减磁场元件恢复变形；本发明的MSMA的变形和恢复压力可通过施加两元件的磁场大小准确控制，故而提高了MSMA驱动器的控制精度。
3、本发明采用了具有元件性能、电路参数和磁路结构对称的差动控制方式，消除了环境温度和控制电源波动等因素的影响，提高了MSMA执行器的稳定性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的控制电路串联方式接线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1、2所示，本发明包括外罩15、联接器5、铁心6、铁心7、传导杆10、调节螺栓11及电流控制器14；所述的外罩15采用铁磁性材料制成。外罩15上设有一对同轴的通孔，一个通孔处设置有调节螺栓11，调节螺栓11与该通孔以螺纹连接；另一通孔内设有传导杆10。
外罩15内设有两个铁心（铁心8和铁心9），铁心8和铁心9均由导磁性能良好的电工钢片叠压而成，且铁心8和铁心9的各部分的磁路处于不饱和状态。铁心6和铁心7间留有间隙，铁心6和铁心7通过压板连接为一体，铁心6和铁心7上分别设有励磁线圈9和励磁线圈8，励磁线圈9和励磁线圈8与电流控制器相连；励磁线圈9和励磁线圈8的尺寸和匝数相同，采用串联或并联连接方式，产生相同方向的磁场。
两铁心之间的间隙中设有联接器5，联接器5与调节螺栓11同轴，联接器5、传导杆10、调节螺栓11均采用非导磁性材料制成。联接器5的两端与调节螺栓11和传导杆10之间分别设有MSMA元件2和MSMA元件1，MSMA元件2和MSMA元件1采用磁控形状记忆合金材料制成，MSMA元件2和MSMA元件1的形状、尺寸和性能都相同。MSMA元件1的两侧分别设有一永磁体3，MSMA元件2的两侧分别设有一永磁体4，永磁体4和永磁体3形状、尺寸和材料特性完全相同，并且磁化方向必须相同。永磁体4和永磁体3朝向外罩的面上分别设有隔磁板13和隔磁板12。
当励磁线圈8、励磁线圈9中未通入电流时，MSMA元件1、MSMA元件2中仅有永磁体3、永磁体4产生的恒定偏磁磁场。由于永磁体和磁路的对称结构，MSMA元件1、MSMA元件2中的磁场大小相同，故变形量相同。联接器5位于中心位置而不输出位移，如图1所示。当励磁线圈8、励磁线圈9中通入一个方向的电流时，所产生的控制磁场在MSMA元件1、MSMA元件2中的磁场方向相反。控制磁场与永磁体3、永磁体4产生的偏磁磁场相叠加，在MSMA元件1、MSMA元件2中一个磁场增强而另一个磁场减弱，MSMA元件1、MSMA元件2因变形量不同而使联接器5移动，输出向下或向上的位移，通过传导杆10施加在外部结构上。通过改变通入励磁线圈8、励磁线圈9电流方向来改变可控制磁场的方向，进而改变传导杆10位移的方向。通过控制励磁线圈8、励磁线圈9电流的大小控制磁场的强弱，可准确控制传导杆10的位移量。制励磁线圈8、励磁线圈9的电流的大小和方向的控制，是通过励磁电流控制器14采用电力电子变流技术来实现的。
Claims (6)
1.一种差动式磁控形状记忆合金自传感驱动器，其特征是：包括外罩、联接器、两铁心、传导杆、调节螺栓及电流控制器；外罩上设有一对同轴的通孔，一个通孔处设置有调节螺栓，调节螺栓与该通孔以螺纹连接；另一通孔内设有传导杆；外罩内设有两个铁心，两个铁心间留有间隙，两铁心通过压板连接为一体，铁心上设有励磁线圈，励磁线圈与电流控制器相连；两铁心之间的间隙中设有联接器，联接器的两端与调节螺栓和传导杆之间分别设有一MSMA元件，两MSMA元件的两侧分别设有一永磁体，永磁体朝向外罩的面上设有隔磁板。
2.根据权利要求1所述的差动式磁控形状记忆合金自传感驱动器，其特征是：所述的联接器、传导杆及调节螺栓均采用非导磁性材料制成。
3.根据权利要求1所述的差动式磁控形状记忆合金自传感驱动器，其特征是：外罩采用铁磁性材料制成。
4.根据权利要求1所述的差动式磁控形状记忆合金自传感驱动器，其特征是：所述的铁心由导磁性能良好的电工钢片叠压而成，两MSMA元件对应的永磁体的形状、尺寸和材料特性完全相同。
5.根据权利要求1所述的差动式磁控形状记忆合金自传感驱动器，其特征是：两个铁心上的励磁线圈的尺寸和匝数相同，采用串联或并联连接方式，且产生相同方向的磁场。
6.根据权利要求1所述的差动式磁控形状记忆合金自传感驱动器，其特征是： MSMA元件采用磁控形状记忆合金材料制成，两MSMA元件的形状、尺寸和性能都相同。
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