专利名称：磁致伸缩作动器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种隔振装置部件，尤其涉及一种磁致伸縮作动器。
技术背景随着科学的进步和发展，高精密设备和仪器不断涌现，如激光测量仪、高精密电子设 备、超高精度数控加工机床等等。这些高精度的仪器和设备本身精度较高，对环境温度及 振动要求极为严格。为了保证高精密设备的正常运行及充分发挥其高精密的特性，采取有 效的隔振措施是十分必要的，隔振效果的好坏直接高精密仪器设备的性能。现有技术一的隔振方法是被动隔振在振源与系统之间加入弹性阻尼元件，诸如减振橡胶、空气弹簧、挤压油膜阻尼器等 等，实现隔振。上述现有技术一至少存在以下缺点隔振能力有限，且不能适应时变工况，隔振效果差。现有技术二的隔振方法是主动隔振主动隔振的基本思想就是根据检测传感器测得的振源振动信号，由控制器控制作动 器按一定的规律动作。通过不断地检测振动信号，控制器随时调节作动器的动作，系统就 能实时地根据工况的变化来调整隔振效果。现有技术中的作动器主要有液压作动器、空气 弹簧作动器及压电晶体作动器等。上述现有技术二至少存在以下缺点作动器的频响较低、位移量小，导致隔振能力低。发明内容本实用新型的目的是提供一种隔振能力高、隔振效果好的磁致伸縮作动器。 本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的本实用新型的磁致伸縮作动器，包括壳体，所述的壳体的内部设有励磁线圈，所述励 磁线圈的内部设有磁伸縮材料，所述磁伸縮材料的一端固定在所述壳体上，另一端与导出 杆的一端接触；所述导出杆的另一端伸出所述壳体，所述导出杆上设有台阶，所述台阶背向所述磁伸 縮材料的一侧与所述壳体之间设有弹性装置； 所述壳体内还设有冷却装置。由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型所述的磁致伸縮作动器，由 于壳体的内部设有励磁线圈，励磁线圈的内部设有磁伸縮材料，磁伸縮材料的一端固定在 壳体上，另一端与导出杆的一端接触；导出杆的另一端伸出所述壳体，导出杆上设有台 阶，台阶背向所述磁伸縮材料的一侧与壳体之间设有弹性装置，可以使磁伸縮材料保持一 定的预紧力，磁伸縮材料的长度随励磁线圈产生的磁场的变化而变化，并通过导出杆向外 部输出相应的位移，起到隔振作用。冷却装置对磁致伸縮作动器的温度进行控制，使其保 持良好的工作性能。隔振能力高、隔振效果好。
图l为本实用新型磁致伸縮作动器的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的磁致伸縮作动器，其较佳的具体实施方式
如图l所示，包括壳体，壳体 的内部设有励磁线圈7，励磁线圈7的内部设有磁伸縮材料8，磁伸縮材料8的一端固定在壳 体上，另一端与导出杆l的一端接触；导出杆l的另一端伸出壳体，导出杆l上设有台阶，台 阶背向磁伸縮材料8的一侧与壳体之间设有弹性装置。具体壳体可以包括外壁4、上端盖2、下端盖IO，磁伸縮材料8的一端固定在下端盖10 上，弹性装置设置在导出杆1上的台阶与上端盖2之间。弹性装置可以为碟形弹簧3，也可以 为螺旋弹簧或其它的弹簧。壳体内还设有冷却装置，冷却装置包括设于壳体内部的冷却水腔15，冷却水腔15通过 入水接头9和出水接头13与壳体的外部相通。励磁线圈7可以设置在励磁线圈骨架5上，此时冷却水腔15可以设于励磁线圈骨架5 内。根据需要，冷却水腔15也可以设于壳体内的其它位置。壳体内设有温度传感器12，用 于检测内部温度信号，并根据该信号调节冷却水的量。壳体内还设有永磁体6。具体实施例的结构磁致伸縮材料8被置于线圈骨架5中，其顶端有导出杆l，并通过蝶型弹簧3压紧在磁致 伸縮材料8上，保证了磁致伸縮材料8的位移连续性，且使磁致伸縮材料8始终处于受压状4态。磁致伸縮材料8的预紧力大小通过带有螺纹的上端盖2拧进拧出来调节，以便为磁致伸 縮材料8提供最佳预紧力，从而保证了磁致伸縮材料8具有最大位移输出能力。内有环形冷 却水腔15的励磁线圈骨架5—端顶在筒型作动器外壁4上，另一端顶在作动器下端盖10上， 并由轴向和周向定位配合来保证同心度和位置度。下端盖通过螺栓16与作动器筒型外壁4联 结成一个整体，而上端盖2通过自带螺纹与作动器筒型外壁4联结成一个整体。励磁线圈骨 架5上缠绕有励磁线圈7，通过控制励磁线圈7中的电流来产生交变磁场。在励磁线圈7的外 测装有筒型永磁体6来产生偏置磁场，使磁致伸縮材料8产生一定的预伸长，永磁体6的轴向 定位靠调节垫片ll的厚度来保证。在励磁磁场和偏置磁场的共同作用下，磁致伸縮材料6就 可产生需要的交变位移输出，并通过导出杆l向外界对象输出交变位移。为了向作动器内提 供循环冷却水，在励磁线圈骨架5上装有进水节头9和出水接头13及密封垫圈14，两个接头 通过与外部冷却水泵的进出水管相连来引入循环冷却水。在励磁线圈7和永磁体6之间装有 温度传感器12，时刻监视作动器内部温度。励磁线圈7的导线及温度传感器测量线通过导线 孔17引出壳体外，分别至功率放大器和二次显示仪表。工作原理超磁致伸縮材料在磁场作用下只表现出伸长特性，为使作动器具有伸縮交变的位移输 出，首先使磁致伸縮材料在偏置磁场作用下预伸长，然后再控制励磁磁场做交变变化，偏 置磁场和励磁磁场的叠加磁场就是一个交变磁场。磁致伸縮材料在交变磁场的作用下就会 伸縮，从而向外界输出可控的交变位移。作动器的工作过程是通过导出杆l上的螺纹将作动器与外界被控对象联结成一个整体，将进出水口9和13接上冷却循环水，通过导线孔n将励磁线圈的导线与外部的功率放大器相连，并通过控制计算机来对励磁线圈中的电流进行控制，从而控制励磁线圈中的磁场。当励磁线圈中的电流 为零时，励磁线圈产生的磁场为零，磁致伸縮材料只受永磁体6产生的偏置磁场作用而表现 为恒定的预伸长，不向外界输出位移。当励磁线圈中电流不为零时，如果励磁电流产生的 磁场与偏置磁场方向相同，则叠加磁场增大，磁致伸縮材料表现为伸长，推动导出杆l向外 移动；如果励磁电流产生的磁场与偏置磁场方向相反，则叠加磁场减小，磁致伸縮材料表 现为收縮，导出杆1在蝶型弹簧3作用下向内移动。因此，当励磁线圈中通过交变电流时， 励磁线圈中产生一个交变磁场。交变磁场与恒定的偏置磁场叠加的结果也是一个交变磁 场，而磁致伸縮材料在交变磁场作用下就会交变伸縮，并通过导出杆l向外界输出交变位 移。电流越大，叠加磁场强度变化也就越大，磁致伸縮材料伸縮量也越大，反之亦然。即 作动器向外输出的位移与电流大小成正比。作动器向外输出位移的变化频率与励磁电流的频率相同，最高频响可达10KHz。本实用新型采用了超磁致伸縮材料作为作动器的敏感元件，该材料具有在磁场作用下 发生微量伸长的特性，且伸长量与磁场强度呈一定的线性关系，同时也和受的预压力有 关。该材料最大的特点是伸长率大、响应速度快、输出力大。磁致伸縮作动器设计的关键 就是最大限度地发挥出超磁致伸縮材料的性能。由于磁致伸縮材料在磁场作用下只能伸长 不能縮短，为了使作动器具有交变输出能力，本实用新型预先加偏置磁场使磁致伸縮材料 预先伸长。为了较少发热，偏置磁场采用永磁体提供。交变激励磁场由螺线管提供，预紧 力采用蝶性弹簧提供，并采用水冷方式对整个装置进行冷却。使其最大限度地发挥出了磁 致伸縮材料的特性，动静态特性良好。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限 于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变 化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种磁致伸缩作动器，包括壳体，其特征在于，所述的壳体的内部设有励磁线圈，所述励磁线圈的内部设有磁伸缩材料，所述磁伸缩材料的一端固定在所述壳体上，另一端与导出杆的一端接触；所述导出杆的另一端伸出所述壳体，所述导出杆上设有台阶，所述台阶背向所述磁伸缩材料的一侧与所述壳体之间设有弹性装置；所述壳体内还设有冷却装置。
2、 根据权利要求l所述的磁致伸縮作动器，其特征在于，所述冷却装置包括设于所述 壳体内部的冷却水腔，所述冷却水腔通过入水接头和出水接头与所述壳体的外部相通。
3、 根据权利要求2所述的磁致伸縮作动器，其特征在于，所述励磁线圈设置在励磁线 圈骨架上，所述冷却水腔设于所述励磁线圈骨架内。
4、 根据权利要求l、 2或3所述的磁致伸縮作动器，其特征在于，所述壳体内设有温度 传感器。
5、 根据权利要求l所述的磁致伸縮作动器，其特征在于，所述的壳体包括外壁、上端 盖、下端盖，所述磁伸縮材料的一端固定在所述下端盖上；所述台阶与所述上端盖之间设 有弹性装置。
6、 根据权利要求1或5所述的磁致伸縮作动器，其特征在于，所述弹性装置为碟形弹簧。
7、 根据权利要求l所述的磁致伸縮作动器，其特征在于，所述壳体内设有永磁体。
专利摘要本实用新型公开了一种磁致伸缩作动器，包括壳体，壳体的内部设有励磁线圈和永磁体，励磁线圈的内部设有磁伸缩材料，磁伸缩材料的一端固定在壳体上，另一端与导出杆的一端接触；导出杆的另一端伸出壳体，导出杆与壳体之间设有碟形弹簧。磁伸缩材料的长度随励磁线圈和永磁体产生的磁场的变化而变化，并通过导出杆向外部输出相应的位移，起到隔振作用。壳体内还设有冷却装置，对磁致伸缩作动器的温度进行控制，使其保持良好的工作性能。隔振能力高、隔振效果好。
文档编号F16F15/03GK201100361SQ200720173528
公开日2008年8月13日 申请日期2007年9月30日 优先权日2007年9月30日
发明者刘永光, 磊 张, 郭洪波 申请人:北京航空航天大学