DE2557225A1

DE2557225A1 - Betaetigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2557225A1
Application number: DE19752557225
Authority: DE
Inventors: Boaz Antony Jarrett; Alec Harry Seilly
Original assignee: Simms Group Research and Development Ltd
Current assignee: Simms Group Research and Development Ltd
Priority date: 1974-12-21
Filing date: 1975-12-19
Publication date: 1976-07-01
Also published as: IT1051513B; GB1537237A; FR2295611A1; FR2295611B1; JPS5192192A; US4017754A

Description

-j, A -

COHAUSZ & FLORACK

PATE NTANWALTS B UR O 2557225

D-4 DÜSSELDORF · SCIItJMANNSTR. Θ7

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-lng. W. COHAUSZ ■ Dipl.-ing. W. FLORACK · Dipl.-lng. R. KNAUF · Dr.-lng., Drpl.-Wrrtsch.-lng. A. GERBER · Dipl.-lng. H. B. COHAUSZ

Simms Group Research and

Development Limited
GB-Birmingham I9. Dezember 1975

Betätigungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung mit einem langgestreckten Glied aus einem Material mit der Eigenschaft der Magnetostriktion und mit einer Wicklung, die zum Hervorrufen eines magnetischen Flusses im Glied erregbar ist, derart, daß eine Änderung in einer körperlichen Abmessung des Glieds bewirkt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Torrichtung in einfacher und zweckmäßiger Form zu schaffen.

Erfindungsgemäß ist das langgestreckte Glied in mehrere Magnetkreise unterteilt, die in Längsrichtung des Glieds angeordnet sind, wobei Partien aneinander angrenzender Magnetkreise nebeneinanderliegen und die Richtungen des Flusses in nebeneinanderliegenden Magnetkrexsen derart ist, daß in den Partien zweier nebeneinanderliegender Magnetkreise die Flüsse gleichgerichtet sind.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind:

Fig. 1 ein Schnitt durch eine Betätigungsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines weiteren Ausführtmgsbei spiel s,

Fig. 3 eine Tariante des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels und Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel desrBetätigungsvorrichtung.

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Das in Fig-. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Betätigungsvorrichtung weist ein langgestrecktes Glied 10 in hohlzylindricher Form, auf, und dieses ist aus einem Material gebildet, das die Eigenschaft der Magnetostriktion hat. Ein weiteres Glied 11 umschließt das Glied 10, und dieses weitere Glied hat zweckmäßig eine hohlzylindrische Form und ist aus magne ti si erbarem Material gefertigt.

In die Innenfläche des Glieds ti ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein zweigängiges Gewinde eingeformt. Eis versteht sich jedoch, daß ein Mehrfaches eines zweigängigen Gewindes vorgesehen sein kann. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, haben die Nuten und Rippen im wesentlichen parallele Seiten, und die Spitzen der Rippen haben flache Oberseiten, die sich nahe an der Oberfläche des Glieds 10 befinden. Die Dicke der Wand des Glieds 10 ist so klein wie möglich und zweckmäßig gleich der Dicke der Wand des Glieds 11 zwischen den Böden der Futen 12, 1J und seiner äußeren peripheren Wand.

Eine elektrische Wicklung ist in den Nuten 12 und 13 vorgesehen, und dabei handelt es sich um die beiden Uuten, die durch das zweigängige Schraubengewinde gebildet sind. Wie in der Zeichnung dargestellt, ist eine Wicklung mit einer einzigen Windung vorgesehen, jedoch kann eine Wicklung mit mehreren Windungen verwendet werden, und die Methode des Wickeins ist derart,, daß der die Wicklung bildende Draht in die Nut von einem Ende des Glieds aus eingelegt wird und zurück zu diesem Ende des Glieds von seinem anderen Ende in der Nut 1:J geführt wird.

Wenn durch die Wicklung elektrischer Strom fließt, werden die Rippen »»magnetisch polarisiert, wobei aufeinanderfolgende Rippen eine entgegengesetzte magnetische Polarität haben. Jede Rippe bildet die aufeinanderfolgenden Partien von zwei nebeneinanderliegenden Magnetkreisen., und wie ersichtlich ist, ist die Richtung des Feldflusses in jeder Rippe als Folge des Flusses in den aufeinanderfolgenden Magnetkreisen in die gleiche Richtungführend. Das liegt daran, daß die Richtung des Stromflusses in aufeinanderfolgenden Partien der Wicklung in entgegengesetzte Richtungen führt.

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Der vorstehend beschriebene Stromfluß unterzieht das Material, aus dem das Glied 10 gebildet ist, einem starken magnetisierenden Fluß, und damit ändert das Glied 10 seine Abmessungen wegen des Magnetostriktionseffekts. Die Maßänderung kann zu einer Längung oder zu einem Zusammenziehen des Glieds führen, je nach Art des Materials.

Ein Ende des Glieds 10 wird bei Gebrauch mit einem Support fest verbunden, und die Bewegung, die an den anderen Enden der Glieder entsteht, kann benutzt werden, um beispielsweise ein Tentilelement eines Mediumregelventils zu betätigen.

Die beiden Glieder können beide aus Magnetostriktionsmaterial gebildet sein. In dem Fall, daß die beiden Glieder aus dem gleichen Material gefertigt sind, ist es wegen der Maßänderung ohne Volumenänderung erforderlich, daß sichergestellt wird, daß ein Spielraum zwischen den Spitzen der Hippen und dem Glied 10 vorhanden ist. Alternativ können die Rippen getrennt aus magnetostriktivem Material entgegengesetzter Art gebildet sein, und in diesem Fall können die Abmessungen der Rippen derart sein, daß die Luftspalte im wesentlichen Hull sind. In dem Fall, daß die Hippen getrennt gebildet sind, sind die Glieder 10 und 11 in einem Abstand angeordnet, der in der fertigen Vorrichtung von den Rippen und Wicklungen eingenommen wird.

In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei ineinandergelegte Wendelspulen 14» 15 vorgesehen, die aus röhrenförmigem, magnetostriktivem Material gefertigt sind. In jeder Spule befindet sich ein elektrischer Leiter, und die Leiter sind mit Isolierung versehen, oder alternativ sind die Räume zwischen den Leitern und den Hüllen mit einem Silsoliermaterial gefüllt.

Die Richtung des Stromflusses in den beiden Wicklungen ist entgegengesetzt, so daß der FeldfluS in gleicher Richtung an den Kontaktstellen der nebeneinanderliegenden Windungen der Spulen erfolgt.

In den in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen haben die Bauteile ringförmige zylindrische Form, und das gleiche gilt für das in Fig.

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gezeigte Ausführungsbeispiel. Das hier gezeigte Ausführungsbeispiel ist im wesentlichen mit dem nach Fig. 2 identisch, außer daß der Querschnitt der Spulen abgewandelt ist. Der Schnitt ist im wesentlichen rechteckig mit einer versetzten Seitenpartie, die die nebeneinanderliegenden Windungen verriegelt. Es versteht sich jedoch, daß bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1, 2 und J anstelle einer zylindrischen Form eine andere Form vorgesehen sein kann, beispielsweise eine ovale oder rechteckige Form.

Das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel ist in vieler Hinsicht ähnlich dem in Fig. 2 gezeigten, außer daß eine einzige Länge Höhre aus magnetostriktiveia Material vorgesehen ist und die Röhre zeickzackförmig ausgebildet ist, wobei sich die aneinander anschließenden Partien der Höhre gegenseitig berühren. Ersichtlich wird eine einzige V/icklung benutzt, jedoch erfolgt wegen der Art und Weise, wie das Glied gebILdet ist, ein Fließen des Stroms in nebeineinanderliegenden Partien der Höhre in entgegengesetzter Richtung, so daß der Kraftfluß in den nebeneinanderliegenden Partien der Höhre in die gleiche Richtung führt.

In einer weiteren WAbwandlung wird die Konstruktion nach Fig. 1 verwendet, wobei eine s der Glieder flache Form hat, während das andere Glied mit mehreren sich seitlich erstreckenden Schlitzen in seiner Fläche versehen ist, die zu dem einen Glied hin zeigt. Eine Wicklung führt zickzackförmig durch die Schlitze, und wenn die Wicklung mit elektrischem Strom versorgt wird, erfolgt eine Ausdehnung der Glieder. Es versteht sich, daß diese Abwandlung als eine geöffnete Version des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels angesehen werden kann.

Ansprüche

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Claims

JNACHQER[TiG: 'T Ansprüche

1. Betätigungsvorrichtung mit einea langgestreckten Glied aus einem Material mit der Eigenschaft der Magnetostriktion und mit einer Vicklung, die zum Hervorrufen eines ma»gnetischen Flusses im Glied erregbar ist,
derart, daß eine änderung In einer körperlichen Abmessung des Glieds bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied in mehrere Magnetkreise unterteilt ist, die in Längsrichtung des Glieds angeordnet sind, wobei Partien aufeinanderfolgender Kagnetkrelse nebeneinanderliegen und die Richtungen des Flusses in nebeneinanderliegenden Magnetkreisen derart ist, da;3 in den Partien zweier nebeneinanderliegender Hagnetkreise die Kraftflüsse gleichgerichtet sind.

2. Torrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied Ringform hat.

J. Torrichtung nach Anspruch 2,gekennzeichnet duorch ein weiteres Glied mit einer peripheren Seitenfläche in enger Lage an
einer peripheren Seltenfläche des erstgenannten Gliedes, wobei das weitere ringförmige Glied eine schraubengewindeartige Ausbildung mit zwei
Gängen oder einem Mehrfachen von zwei Gängen in der peripheren Seitenfläche hat und die Wicklung in den von der schraubengewindeartigen Aus bildung gebildeten Nuten aufgenommen ist und so angeordnet ist, daß die
Sichtung des Stromflusses in den beiden Hüten oder in nebeneinanderliegenden Nuten entgegengesetzt ist.

4· Torrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung eine durchgehende ist, die sich längs einer
Hut von einem Snde zum anderen des weiteren Glieds erstreckt und längs
der "^HDeren oder danebenliegenden Hut zu dem einen Snde des weiteres
Glieds zurückführt.

5· Torrichtung nach Anspruch 3 oder 4» dadurch gekennzeichnet, daß das weitere ringförmige Glied aus einem Material mit der Eigenschaft der Magnetostriktion gebildet ist.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied in der Form zweier ineinandergelegter Wendelspulen vorgesehen ist, wobei die Spulen aus hohlem, magnetostriktivem Material gebildet sind und jede Spule in sich eine Wicklung hat, wobei die Richtung des Stromflusses in den beiden Wicklungen entgegengesetzt ist.

7 ♦ Torrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen aus röhrenförmigem Material gebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen aus einem Material mit rechteckigem Querschnitt gebildet sind.

9· Vorrichtung nach Anspruhh 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt eine vesrsetzte Seitenpartie zur Verriegelung der nebeneinanderliegenden Windungen hat.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied im wesentlichen flach ist und mehrere röhrenförmige Elemente in einer Lage Seite an Seite aufweist, wobei die Sichtung des btromflusses in den Wicklungen in den nebeneinanderliegenden Elementen entgegengesetzt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die röhrenförmigen Slemente durch Verformen einer endlosen Röhre gebildet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied im wesentlichen flach ist und wein weiteres Glied vorgesehen ist, das in enger Lage zu dem erstgenannten Glied angeordnet ist, wobei eines der Glieder in seiner Fläche, die zum anderen Glied hin zeigt, mehrere Schlitze bildet, die Wicklungen aufnehmen, wobei die Richtung des Stromflusses in den Wicklungen in nebeneinanderliegenden Schlitzen entgegengesetzt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich-

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net, daß das weitere Glied aus magnetostriktivem Material gebildet ist.

14· Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein weiteres Glied mit einer peripheren Seitenfläche im Abstari. zu einer Seitenfläche des erstgenannten Glieds, wobei die Glieder beide aus der gleichen Art magnetostriktiven Materials gebildet sind und zwei oder ein Mehrfaches von zwei Schraubenrippen in dem ringförmigen Raum zwischen den beiden Gliedern angeordnet sind und aus magnetostriktivem Material entgegengesetzter Art zu dem Material gebildet sind, aus dem die beiden Glieder gebildet sind, wobei die Wicklung in den Bäumen zwischen den Hippen in einer solchen Anordnung vorgesehen ist, daß die Sichtung des Stromflusses in den Partien der Wicklung in den Räumen oder in nebeneinanderliegenden Säumen entgegengesetzt ist.

15· Vorrichtung nach Anspruch I4» dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung eine durchgehende ist und sich längs eines Raums von einem Side zum andereen erstreckt und längs des anderen oder eines danebenliegenden Raums zurückgeführt ist.

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