CN210724600U - 一种新型超磁致伸缩致动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种能够避免线圈温度干扰超磁致伸缩材料伸缩性能的超磁致伸缩致动装置。由预紧弹簧、外壳、调整螺栓、输出轴、超磁致伸缩材料、驱动线圈、固定板和硅钢片组合而成，U型硅钢片顶部缠绕通电线圈，U型口处连接固定板、超磁致伸缩材料，超磁致伸缩材料与输出轴连接穿过硅钢片预留空腔，硅钢片与超磁致伸缩材料形成闭合磁路系统。本实用新型具有结构简单、稳定性好、可靠性高等优点，且线圈绕组与超磁致伸缩材料分离设置能有效抑制热误差。
Description
技术领域：
本实用新型属于精密微位移驱动技术领域，涉及一种新型超磁致伸缩致动装置的结构设计方案。
背景技术：
超磁致伸缩致动装置是以超磁致伸缩材料(Giant magnetostrictive material，简称 GMM)为核心元件，能够实现磁能与机械能相互转换的器件。目前，公知的超磁致伸缩致动装置基本构造是由预紧弹簧、外壳、调整螺栓、输出轴、GMM和驱动线圈组合而成，中国专利文献CN 105915106 B、CN 209375494 U等介绍了超磁致伸缩致动装置的典型结构。当给驱动线圈通入电流时，产生感应磁场，处在驱动线圈内部的GMM将随磁场强度的变化产生相应的伸缩量。但是GMM作为一种铁磁材料受温度影响较大，一是温度升高使得GMM产生热形变，二是温度影响GMM磁致伸缩系数。这两方面的因素给GMM伸缩量的精密控制带来了难题。
发明内容：
为了克服现有超磁致伸缩致动装置驱动线圈温度对GMM影响比较大的问题,本实用新型提供一种新型超磁致伸缩致动装置设计方案，该设计方案能较大程度上避免驱动线圈对GMM 的热影响，使其长时间工作在稳态范围。
本实用新型解决其技术问题所采用的设计方案是：将驱动线圈与GMM分离设置，将倒U形硅钢片顶部缠绕驱动线圈，底部开口部分接GMM和固定板，GMM与U形硅钢片组成闭合回路，致动器输出轴接GMM穿过硅钢片预留圆孔，外接预紧弹簧依附在外壳上，当线圈通入驱动电流时，磁感线绝大部分沿硅钢片、GMM形成闭合磁路。GMM受磁场强度大小影响产生微位移量。而线圈距GMM有一定距离，其驱动绕组温升几乎不影响超磁致伸缩棒，从而大大减弱了温度干扰因素的影响，达到设备长效稳定运行的目的。
本实用新型的有益效果是：可以驱动超磁致伸缩棒伸缩的同时，规避绕组温度对GMM带来的干扰影响，结构上把硅钢片设计为U型，制造简单；另外将驱动线圈与GMM分离设置还有利于提高绕组和GMM散热效果，减省冷却装置，降低成本。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的实施例纵剖面构造图。
图2是图1俯视图。
图中1.调整螺栓，2.垫片1，3.硅钢片，4.GMM，5.输出轴，6.外壳，7.预紧弹簧，8.垫片2，9.驱动线圈，10.螺钉，11.固定板。
具体实施方式：
在图1所示实施例中，垫片1(2)被嵌入到硅钢片(3)内部与预紧螺栓(1)相接触，GMM (4)连接到垫片1(2)上，输出轴(5)与GMM(4)相连并穿过右下侧硅钢片(3)空腔，外壳(6)连接在垫片2(8)上，被螺钉(10)固定在硅钢片(3)上，预紧弹簧(7)被固定在外壳(6)内部用以施加预紧力，当预紧螺栓(1)向右旋进，预紧弹簧(7)被压缩，预紧力随之增大，同理，预紧螺栓(1)向左旋出，预紧力随之减小。驱动线圈(9)被紧密缠绕在U 型硅钢片顶部，并引出线圈接头用以通入驱动电流，如图所示驱动线圈(9)距离GMM(4)有一定距离以确保线圈产热不影响GMM，实际距离大小可据驱动电流大小、线圈缠绕匝数、导磁效果而定。固定板(11)采用非导磁材料，连接在U型硅钢片开口处，用粘合剂加以固定，确保U型臂稳定，以及预紧螺栓(1)稳定的向预紧弹簧(7)施加预紧力。另外，嵌入硅钢片的垫片1(2)材料的磁导率应与硅钢片相仿，GMM(4)与输出轴(5)的连接位置靠近U型硅钢片外侧即靠近垫片2(8)，输出轴(5)外边缘伸出外壳外表面。通常输出轴材料采用45#钢，外壳材料采用A3钢，固定板材料采用黄铜。右下侧硅钢片预留圆孔，圆孔直径大小略大于GMM 直径，一般不超过1毫米，以确保更小的漏磁。
Claims (3)
1.一种新型超磁致伸缩致动装置，其特征是：包括预紧弹簧、外壳、调整螺栓、输出轴、超磁致伸缩材料、驱动线圈、固定板和U型硅钢片，所述的U型硅钢片顶部缠绕驱动线圈，U型口处连接固定板与超磁致伸缩材料，超磁致伸缩材料与输出轴连接穿过硅钢片空腔，预紧弹簧依附外壳设置在U型口外侧。
2.根据权利要求1所述的新型超磁致伸缩致动装置，其特征是：超磁致伸缩材料和驱动线圈平行分离而置，超磁致伸缩材料与输出轴的连接位置靠近U型硅钢片外侧，输出轴外边缘伸出外壳外表面。
3.根据权利要求1所述的超磁致伸缩致动装置，其特征是固定板采用非导磁材料，与超磁致伸缩材料平行分离而置，硅钢片空腔直径略大于超磁致伸缩材料直径，不超过1毫米。
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