NO176634B - Anordning for overföring av bevegelse og kraft - Google Patents

Description

Enkelte deler av en anordning kan, i avhengighet av hensikten med konstruksjonen kunne komme til å utsettes for store påkjenninger av forskjellig slag. De muligheter som fore-finnes for å påse at påkjenningene ikke degraderer anordningens funksjon vil bero på flere faktorer som f.eks. det aktuelle materiale, påkjenningens art og frekvens, miljø etc. En anordning ifølge oppfinnelsen kommer til anvendelse når en trykkraft rettet mot en plate kan bli av en slik størrelses-orden at anordningens funksjon kan degraderes eller vesentlig endres.

US 4 914 412 angår en spesielt utformet magnetkrets som blant annet omfatter drivelementer av et materiale med sterkt magnetostriktive egenskaper, f.eks. av materialet Terfenol. Det aktuelle magnetiske materiale som skal magnetiseres utgjøres av et sylindrisk legeme. Det omsluttes av en magnetiseringsspole hvis lengde i aksial retning er den samme som for det sylindriske legeme. De to plane sirkelflater som dannes av legemets endeflater og spolens endeflater dekkes av relativt tynne sirkulære plater med samme ytterdiameter som spolen og fremstilte av mykmagnetisk materiale.

Magnetkretsen magnetiseres statisk ved hjelp av permanentmagneter utført som skiver med samme diameter som de mykmagnetiske plater og anordnet utenpå disse. Magnetkretsen omfatter endelig en sylindrisk ring av ferromagnetisk materiale og samme aksiale lengde som spolen som omslutter kretsen.

Ettersom det sylindriske legeme som nevnt ovenfor er utført i høymagnetostriktivt materiale, dvs. med stor lengde-utvidelseskoeffisient vil trykkpåkjenningene av de sirkulære plater kunne bli ganske store. Siden magnetkretsen forøvrig har gode dynamiske ytelsesdata kan også tretthetsfenomener oppstå

i forbindelse med stor mekanisk belastning. I magnetisk henseende er det viktig at de sirkulære plater har så lav magnetisk reluktans som mulig og at virvelstrøms- og hysteresetap også er holdt lavest mulig. Et passende materiale i denne sammenheng er f.eks. en sintret pulverblanding av mykmagnetiske partikler og plastpartikler. Det er da klart at den mekaniske belastningsevnen blir begrenset, og dersom materialet utsettes f.eks. for en.-stor trykkraft innenfor dets elastiske område kommer dette til å resultere i en vesentlig elastisk deforma-

sjon, dvs. at trykkspenningen fra det sylindriske legeme bare i liten utstrekning kommer til å kunne overføres til en ut-vendig mekanisk last. Hvis trykkspenningen fører til en belastning på materialet ut over dettes elastiske område vil det bryte sammen. Fra mekanisk synspunkt er derfor et slikt materiale mindre hensiktsmessig.

Oppfinnelsen omfatter en særlig utforming av de sirkulære plater hvor det tillates at bevegelses- og trykk-påkjenninger både av statisk og dynamisk karakter og som dannes ved lengdeendringer av det sylindriske legeme, blir overført til en ytre mekanisk last uten at de sirkulære plater presses sammen. Dette kan skje ved at platene er perforerte med flere jevnt fordelte og fortrinnsvis sirkulærsylindriske hull i den del av platene som tilsvarer endeflaten av det sylindriske legeme. I hullene er så anordnet knaster av et fast materiale med stor elastistisitetmodul. For å få lave magnetiske tap bør knastene fortrinnsvis utføres i keramisk materiale, og de bør dimensjoneres i radial retning slik at de kan beveges lett i aksialretning. Aksialt skal da knastene dimensjoneres slik at de i det minste får en lengde som tilsvarer tykkelsen av de sirkulære plater i ubelastet tilstand.

Perforeringen øker de sirkulære platers reluktans. For at ikke økningen skal bli for stor er det ønskelig at fyllfaktoren, dvs. hvor stor del av den tilgjengelige flate som utgjøres av perforeringene, ikke blir for stor. Fra magnetisk synpunkt ville det være ønskelig å ha mange små hull, men dette innebærer også at det trengs like mange knaster med tilsvarende liten tverrsnittsdimensjon. Både ut fra fremstillings-, montasje- og kostnadssynspunkt er dette å anse som en ulempe.

For å få de enkelte knaster til å overføre like stor del av bevegelsen og trykkraften fra det sirkulærsylindriske legeme til permanentmagnetene kreves at de har eksakt samme aksiale lengde. En forskjell mellom de enkelte knaster i dette henseende fører til at både legemet og de permanentmagnetiske plater partielt kommer til å utsettes for relativt store påkjenninger, og for å få en jevnere trykkfordeling over ende-flatene av det sylindriske legeme innføres derfor som en sikker-het en trykkutjevnende plate av keramisk materiale og med samme diameter som det sylindriske legemes endeflater og de to

sirkulære plater.

I den tilhørende figur vises en magnetkrets ifølge US 4 914 412 og hvor de benyttede deler er aksialt forskjøvne

i forhold til hverandre for å gi bedre oversikt. Det sylindriske legeme av høymagnetostriktivt materiale er vist ved 1.

Den omsluttende spole for magnetisering er vist ved 2. Slik det har fremgått av beskrivelsen er det innført trykkutjevnende plater 3a og 3b ved det sylindriske legemes endeflater. De plane sirkulære plater som dekker det sylindriske legeme med de trykkutjevnende plater og den omsluttende spole er vist ved 4a og 4b. De ytre kraftopptagende permanentmagnetiske plater er vist ved 5a og 5b, og endelig er den omsluttende ferromagnetiske ring vist ved 6.

Oppfinnelsen omfatter slik det har fremgått en modi-fikasjon av de sirkulære plater 4a og 4b for å forhindre elastisk deformasjon av disse og derved redusert bevegelses-og trykkraftoverføring mellom det sylindriske legeme 1 og de permanentmagnetiske plater 5a og 5b. Modifikasjonen innebærer at det i den sentrale del av de tynne sirkulære plater som tilsvarer det sylindriske legemets endeflater er anordnet et større antall jevnt fordelte hull 7. En passende fyllfaktor ifølge tidligere definisjon vil være innenfor området 0,1-0,7. Hullene har fortrinnsvis sirkulærsylindrisk form, selv om også andre hullutforminger kan tenkes finne anvendelse. Av tidligere redegjorte grunner kan et passende forhold mellom hulldia-meteren og diameteren av det sylindriske legeme ligge mellom 0,05 og 0,5.

I platens hull er så plassert de omtalte knaster 8 av et trykkfast og fortrinnsvis keramisk materiale. Den radiale pasning mellom hullenes sylinderflate og knastenes sylindriske ytterflate skal være slik at det tillates lett bevegelighet mellom disse flater. Endelig må, slik som omtalt tidligere i beskrivelsen, knastenes aksiale lengde minst være like stor som tykkelsen av de sirkulære flater i ubelastet tilstand.

Claims (6)

1. Anordning for overføring av bevegelse og kraft mellom et kraftgenererende element i form av et sylindrisk legeme (1) og et utpåliggende kraftopptagende element i form av plater (5), omfattende sirkulære tynne plater (4) anordnet mellom legemet (1) og de kraftopptagende elementer og av magnetiske årsaker bestående av mykmagnetisk materiale med lave tap, av mykmagnetiske partikler og plastpartikler, KARAKTERISERT VED at det i den del av platene (4) som tilsvarer det sylindriske legemes (1) endeflate er anordnet et jevnt for-delt antall hull (7) i hvilke knaster (8) av et stivt og hold-fast materiale er lettbevegelig anordnet.

2. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at knastenes (8) aksiale lengde minst er så stor som tykkelsen av platene (4) i ubelastet tilstand.

3. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at forholdet mellom den samlede flate av hullene (7) og det sylindriske legemes (1) endeflate ligger i området 0,1-0,7.

4. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at hullene (7) har en fortrinnsvis sylindrisk form.

5. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at forholdet mellom hullenes (7) diameter og diameteren av det sylindriske legeme (1) ligger innenfor området 0,05-0,5.

6. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at det mellom det sylindriske legemes (1) endeflate og de tynne sirkulære plater (4) er anordnet trykkutjevnende plater (3) av et keramisk materiale og med samme diameter som endeflaten av det sylindriske legeme.