具有位移放大功能的动态永磁场驱动式磁致伸缩致动器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有位移放大功能的动态永磁场驱动式磁致伸缩致动器，整体为轴对称式结构，包括外壳、安装在外壳内部的棒体基座上的超磁致伸缩棒、安装在外壳两侧的左转子和右转子、安装在外壳上部通孔中的且底部与位移放大机构的上端接触的波导杆等。本发明专利技术以超磁致伸缩棒为核心元件，利用高速转动的永磁铁产生磁路闭合的动态交变磁场使超磁致伸缩棒产生高频振动并通过位移放大机构放大位移，避免了使用电磁线圈励磁的方式所产生大量热量的弊端，使磁场更加均匀且磁场利用率更高，结构体积较小便于安装放置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于磁致伸缩致动器领域，特别涉及一种具有位移放大功能并以永磁铁产生动态闭合交变磁场的方式来驱动超磁致伸缩棒高频振动的大行程超磁致伸缩致动器。
技术介绍
超磁致伸缩材料是一种新型的功能材料，它是一种室温下具有极强磁致伸缩效应的一类金属化合物，其典型代表是Tb0.27Dy0.73Fe1.95和T0.7Dy0.73Fe2，商品名称为Terfenol-D。作为一种新型高效磁能-机械能转换材料，与普通的磁致伸缩材料（如钴、镍）和压电材料（如PZT）等其他材料相比，其具有大应变、高效功率密度、精度高、响应速度快及可靠性高等优点。铁磁材料在磁场中磁化时，会沿着磁化方向发生微量的伸长或缩短，这一现象被称为磁致伸缩现象，也称为焦耳效应。磁致伸缩效应是超磁致伸缩材料具有的重要物理效应之一，依据此效应，可以利用超磁致伸缩材料的形变实现微米级的精密位移控制。因此，可以使用超磁致伸缩材料制作驱动装置，即超磁致伸缩致动器。2007年在InternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology第33卷第3-4期，发表的Controlofadualstagemagnetostrictiveactuatorandlinearmotorfeeddrivesystem中，麦克马斯特大学研制了一种用于控制切削过程的双级进给驱动系统。目前多数的超磁致伸缩致动器是利用通有交变电流的线圈所产生的交变磁场来驱动超磁致伸缩棒产生振动，但是此种驱动方式会产生大量热量并且所产生的磁场强度小，内部磁场分布不均匀。少数采用永磁体产生交变磁场的方式来驱动超磁致伸缩棒，但是磁路不闭合，磁场利用率不高、磁场不均匀且位移较小，因此需要研制一种新的具有位移放大功能并使永磁体产生的磁场形成闭合的磁路的装置。
技术实现思路
专利技术目的针对永磁驱动式磁致伸缩致动器永磁体产生的磁路不闭合、磁场不均匀、输出位移小等问题。本专利技术设计一种以超磁致伸缩棒为核心元件、利用高速转动的永磁铁产生磁路闭合的动态交变磁场、使超磁致伸缩棒产生高频振动并通过位移放大机构放大位移的动态永磁场驱动式超磁致伸缩致动器。技术方案一种具有位移放大功能的动态永磁场驱动式磁致伸缩致动器，致动器整体为轴对称式结构，其特征在于：包括外壳，外壳由相同的两部分构成，两部分延中心对称安装在一起并通过双头螺柱和螺母连接紧固；超磁致伸缩棒安装在棒体基座上，棒体基座安装在外壳内部的凹槽中，位移放大机构安装在外壳内部的方形凹槽中且位移放大机构的左端与超磁致伸缩棒接触；波导杆安装在外壳上部的通孔中，波导杆底部与外壳之间装有弹簧且波导杆底部与位移放大机构的上端接触；外壳的两侧分别安装有左转子和右转子，内部陶瓷轴承分别安装在左转子和右转子的底端内部，右转子上的细轴穿过外壳上的通孔与左转子通过键连接；左转子和右转子的外侧与外壳之间安装有外部陶瓷轴承，左转子和右转子底部的圆柱形孔中分别安装有6个条形磁铁，底部的半圆柱形凹槽中安装有圆柱滚子，圆柱滚子与外壳接触；左转子和右转子内部分别安装有3个U形导磁块。左转子由左转子顶盖、左转子上夹层、左转子下夹层、左转子底盖组成；左转子顶盖的顶端有2个沉头螺纹孔，底端径向开有半圆柱型凹槽；左转子上夹层顶端有2个沉头螺纹孔和2个螺纹孔，在径向开有半圆柱型凹槽并且凹槽两端开有圆柱形通孔；在左转子上夹层的底端沿径向同样开有半圆柱型凹槽，左转子上夹层的顶端与底端的半圆柱型凹槽的异面直线夹角为60°；左转子顶盖上的半圆柱型凹槽和左转子上夹层顶端的半圆柱型凹槽及圆柱形通孔中安装有第一块U形导磁块；穿过左转子顶盖上的2个沉头螺纹孔和左转子上夹层顶端的2个螺纹孔的螺钉将左转子顶盖、左转子上夹层及第一块U形导磁块连接紧固；左转子下夹层顶端有2个沉头螺纹孔和2个螺纹孔，在径向开有半圆柱型凹槽并且凹槽两端开有圆柱形通孔，在左转子下夹层的顶端开有一对圆柱形通孔，通孔的连心线与径向开有的半圆柱型凹槽成60°角；左转子下夹层的底端沿径向同样开有半圆柱型凹槽，并且左转子下夹层顶端与底端的半圆柱型凹槽的异面直线夹角为60°；左转子上夹层底端的半圆柱型凹槽与左转子下夹层顶端的半圆柱型凹槽和凹槽两端开有的圆柱形通孔中安装有第二块U形导磁块，穿过左转子上夹层顶端的2个沉头螺纹孔和左转子下夹层顶端的2个螺纹孔的螺钉将左转子上夹层、左转子下夹层及第二块U形导磁块连接紧固；左转子底盖的顶端径向开有半圆柱型凹槽，凹槽两端开有圆柱形通孔，左转子底盖顶端开有2个螺纹孔和两对连心线夹角为60度的圆柱形通孔，左转子底盖底端中心处设有圆柱形沟槽，圆柱形沟槽底端开有圆柱形轴槽，轴槽上开有键槽，圆柱形沟槽用于安装内部陶瓷轴承，左转子底盖底端径向开有6个半圆柱形凹槽，用于安装圆柱滚子；左转子下夹层底端的半圆柱型凹槽与左转子底盖顶端的半圆柱型凹槽和凹槽两端的圆柱形通孔中安装有第三块U形导磁块，穿过左转子下夹层上端的2个沉头螺纹孔和左转子底盖上端的2个螺纹孔的螺钉将左转子下夹层、左转子底盖及第三块U形导磁块连接紧固；条形磁铁安装在左转子底端的6个圆柱形孔中且采用过盈配合。右转子由右转子顶盖、右转子上夹层、右转子下夹层、右转子底盖组成；右转子顶盖的顶端有2个沉头螺纹孔，顶端中心处设有阶梯轴，轴端开有键槽，底端径向开有半圆柱型凹槽；右转子上夹层顶端有2个沉头螺纹孔和2个螺纹孔，在径向开有半圆柱型凹槽并且凹槽两端开有圆柱形通孔；在右转子上夹层底端沿径向同样开有半圆柱型凹槽，右转子上夹层顶端与底端的半圆柱型凹槽的异面直线夹角为60°；在右转子顶盖底端的半圆柱型凹槽和右转子上夹层顶端的半圆柱型凹槽和凹槽两端开有的圆柱形通孔中安装有第一块U形导磁块；穿过右转子顶盖上的2个沉头螺纹孔和右转子上夹层顶端的2个螺纹孔的螺钉将右转子顶盖、右转子上夹层及U形导磁块连接紧固；右转子下夹层顶端有2个沉头螺纹孔和2个螺纹孔，在径向开有半圆柱型凹槽并且凹槽两端开有圆柱形通孔，在右转子下夹层的顶端打有一对圆柱形通孔，通孔的连心线与径向开有的半圆柱型凹槽呈60度角，右转子下夹层的底端沿径向同样开有半圆柱型凹槽并且右转子下夹层顶端与底端的半圆柱型凹槽的异面直线夹角为60°；在右转子上夹层底端的半圆柱型凹槽与右转子下夹层顶端的半圆柱型凹槽和凹槽两端开有的圆柱形通孔中安装有第二块U形导磁块，穿过右转子上夹层顶端的2个沉头螺纹孔和右转子下夹层顶端的2个螺纹孔的螺钉将右转子上夹层、右转子下夹层及U形导磁块连接紧固；右转子底盖的顶端径向开有半圆柱型凹槽，凹槽两端开有圆柱形通孔，右转子底盖顶端有2个螺纹孔和两对连心线夹角为60度的圆柱形通孔，右转子底盖底端中心处设有用于安装内部陶瓷轴承的圆柱形沟槽，圆柱形沟槽底端有圆柱形细轴，细轴底端开有键槽，右转子底盖底端径向开有6个用于安装圆柱滚子的半圆柱形凹槽；在右转子下夹层底端的半圆柱型凹槽与右转子底盖上端的半圆柱型凹槽和凹槽两端开有的圆柱形通孔中安装有第三块U形导磁块，穿过右转子下夹层上端的2个沉头螺纹孔和右转子底盖上端的2个螺纹孔的螺钉将右转子下夹层、右转子底盖及U形导磁块连接紧固；条形磁铁安装在右转子底端的6个圆柱形孔中且采用过盈配合。U形导磁块整体呈U形圆管状，采用电工纯铁制成。条形磁铁为圆柱形。外壳是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有位移放大功能的动态永磁场驱动式磁致伸缩致动器，致动器整体为轴对称式结构，其特征在于：包括外壳（1），外壳（1）由相同的两部分构成，两部分延中心对称安装在一起并通过双头螺柱（2）和螺母（3）连接紧固；超磁致伸缩棒（7）安装在棒体基座（6）上，棒体基座（6）安装在外壳内部的凹槽（A）中，位移放大机构（9）安装在外壳内部的方形凹槽（B）中且位移放大机构的左端与超磁致伸缩棒（7）接触；波导杆（15）安装在外壳（1）上部的通孔中，波导杆（15）底部与外壳（1）之间装有弹簧（14）且波导杆底部与位移放大机构（9）的上端接触；外壳（1）的两侧分别安装有左转子（5）和右转子（13），内部陶瓷轴承（10）分别安装在左转子（5）和右转子（13）的底端内部，右转子（13）上的细轴穿过外壳上的通孔与左转子通过键连接；左转子（5）和右转子（13）的外侧与外壳（1）之间安装有外部陶瓷轴承（4），左转子（5）和右转子（13）底部的圆柱形孔中分别安装有6个条形磁铁（11），底部的半圆柱形凹槽中安装有圆柱滚子（12），圆柱滚子（12）与外壳（1）接触；左转子（5）和右转子（13）内部分别安装有3个U形导磁块（16）。...

【技术特征摘要】
1.一种具有位移放大功能的动态永磁场驱动式磁致伸缩致动器，致动器整体为轴对称式结构，其特征在于：包括外壳（1），外壳（1）由相同的两部分构成，两部分延中心对称安装在一起并通过双头螺柱（2）和螺母（3）连接紧固；超磁致伸缩棒（7）安装在棒体基座（6）上，棒体基座（6）安装在外壳内部的凹槽（A）中，位移放大机构（9）安装在外壳内部的方形凹槽（B）中且位移放大机构的左端与超磁致伸缩棒（7）接触；波导杆（15）安装在外壳（1）上部的通孔中，波导杆（15）底部与外壳（1）之间装有弹簧（14）且波导杆底部与位移放大机构（9）的上端接触；外壳（1）的两侧分别安装有左转子（5）和右转子（13），内部陶瓷轴承（10）分别安装在左转子（5）和右转子（13）的底端内部，右转子（13）上的细轴穿过外壳上的通孔与左转子通过键连接；左转子（5）和右转子（13）的外侧与外壳（1）之间安装有外部陶瓷轴承（4），左转子（5）和右转子（13）底部的圆柱形孔中分别安装有6个条形磁铁（11），底部的半圆柱形凹槽中安装有圆柱滚子（12），圆柱滚子（12）与外壳（1）接触；左转子（5）和右转子（13）内部分别安装有3个U形导磁块（16）。2.根据权利要求1所述的具有位移放大功能的动态永磁场驱动式磁致伸缩致动器，其特征在于：左转子由左转子顶盖（C）、左转子上夹层（D）、左转子下夹层（E）、左转子底盖（F）组成；左转子顶盖（C）的顶端有2个沉头螺纹孔（α），底端径向开有半圆柱型凹槽；左转子上夹层（D）顶端有2个沉头螺纹孔（α）和2个螺纹孔（β），在径向开有半圆柱型凹槽并且凹槽两端开有圆柱形通孔；在左转子上夹层（D）的底端沿径向同样开有半圆柱型凹槽，左转子上夹层（D）的顶端与底端的半圆柱型凹槽的异面直线夹角为60°；左转子顶盖（C）上的半圆柱型凹槽和左转子上夹层（D）顶端的半圆柱型凹槽及圆柱形通孔中安装有第一块U形导磁块；穿过左转子顶盖（C）上的2个沉头螺纹孔（α）和左转子上夹层（D）顶端的2个螺纹孔（β）的螺钉将左转子顶盖（C）、左转子上夹层（D）及第一块U形导磁块连接紧固；左转子下夹层（E）顶端有2个沉头螺纹孔（α）和2个螺纹孔（β），在径向开有半圆柱型凹槽并且凹槽两端开有圆柱形通孔，在左转子下夹层（E）的顶端开有一对圆柱形通孔，通孔的连心线与径向开有的半圆柱型凹槽成60°角；左转子下夹层（E）的底端沿径向同样开有半圆柱型凹槽，并且左转子下夹层（E）顶端与底端的半圆柱型凹槽的异面直线夹角为60°；左转子上夹层（D）底端的半圆柱型凹槽与左转子下夹层（E）顶端的半圆柱型凹槽和凹槽两端开有的圆柱形通孔中安装有第二块U形导磁块，穿过左转子上夹层（D）顶端的2个沉头螺纹孔（α）和左转子下夹层（E）顶端的2个螺纹孔（β）的螺钉将左转子上夹层（D）、左转子下夹层（E）及第二块U形导磁块连接紧固；左转子底盖（F）的顶端径向开有半圆柱型凹槽，凹槽两端开有圆柱形通孔，左转子底盖（F）顶端开有2个螺纹孔（β）和两对连心线夹角为60度的圆柱形通孔，左转子底盖（F）底端中心处设有圆柱形沟槽，圆柱形沟槽底端开有圆柱形轴槽，轴槽上开有键槽，圆柱形沟槽用于安装内部陶瓷轴承，左转子底盖（F）底端径向开有6个半圆柱形凹槽，用于安装圆柱滚子；左转子下夹层（E）底端的半圆柱型凹槽与左转子底盖（F）顶端的半圆柱型凹槽和凹槽两端的圆柱形通孔中安装有第三块U形导磁块，穿过左转子下夹层（E）上端的2个沉头螺纹孔（α）和左转子底盖（F）上端的2个螺纹孔（β）的螺钉将左转子下夹层（E）、左转子底盖（F）及第三块U形导磁块连接紧固；条形磁铁安装在左转子底端的6个圆柱形孔中且采用过盈配合。3.根据权利要求1所述的具有位移放大功能的动态永磁场驱动式磁致伸缩致动器，其特征在于：右转子由右转子顶盖（L）、右转子上夹层（M）、右转子下夹层（N）、右转子底盖（O）组成；右转子顶盖（L）的顶端有2个沉头螺纹孔（α），顶端中心处设有阶梯轴，轴端开有键槽，底端径向开有半圆柱型凹槽；右转子上夹层（M）顶端有2个沉头螺纹...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘慧芳，赵俊杰，张靖，董国龙，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21