一种具有磁致伸缩效应的微孔系气体轴承摩擦副的制作方法

本实用新型涉及斯特林制冷机技术领域，具体涉及一种具有磁致伸缩效应的微孔系气体轴承摩擦副。

背景技术：

摩擦副在斯特林制冷机中起着至关重要的作用。目前，常用的摩擦副是由活塞和气缸组成，气缸和活塞组成的摩擦副在工作中处于高速往复摩擦磨损状态，具有寿命较短、可靠性较低等不足，无法保证斯特林制冷机能够长期稳定地为红外探测器提供冷源，影响红外探测器的正常使用；并且由于结构复杂，体积较大，加工精度极高，难以满足体积较小的摩擦副设计要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种具有磁致伸缩效应的微孔系气体轴承摩擦副，该摩擦副能够使斯特林制冷机长期稳定且高效率地为红外探测器提供冷源，保障红外探测器的正常使用和高可靠度。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种具有磁致伸缩效应的微孔系气体轴承摩擦副，包括活塞、开设在活塞内的储气腔、安装在储气腔内的磁致伸缩元件以及开设在活塞上且与储气腔相连通的气孔；所述磁致伸缩元件上开设有若干通孔。

进一步的，所述活塞的外表面喷涂有耐磨涂层。

进一步的，所述磁致伸缩元件采用稀土超磁致伸缩材料。

进一步的，所述磁致伸缩元件通过支撑架安装在储气腔内。

进一步的，所述通孔的孔径为1~2mm。

由以上技术方案可知，本实用新型具有寿命长、可靠性高等特点，能够使斯特林制冷机长期稳定高效地为红外探测器提供冷源，保障红外探测器的正常使用和高可靠度；且本实用新型满足体积较小的摩擦副设计要求。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是在交变磁场作用下磁致伸缩元件发生径向膨胀后的本实用新型的结构示意图。

其中：

1、活塞，2、磁致伸缩元件，3、支撑架，4、气孔，5、储气腔，6、磁致伸缩元件与活塞之间的间隙。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

如图1-图2所示的一种具有磁致伸缩效应的微孔系气体轴承摩擦副，包括活塞1、开设在活塞1内的储气腔5、安装在储气腔5内的磁致伸缩元件2以及开设在活塞1上且与储气腔5相连通的气孔4；所述磁致伸缩元件2上开设有若干通孔。活塞外侧设有与活塞相互配合的气缸，气缸和活塞做往复运动。活塞与气缸之间及外部围成的腔体为压缩腔。在活塞的中上部开设有一开口向上的凹槽，该凹槽即为储气腔。所述磁致伸缩元件采用磁性材料制成。

进一步的，所述活塞1的外表面喷涂有耐磨涂层。所述耐磨涂层具有低于0.15的摩擦系数，且其附着力为0级。通过在活塞的外表面喷涂一层厚度为50μm的耐磨涂层，能够减小活塞与气缸之间的摩擦。

进一步的，所述磁致伸缩元件2采用稀土超磁致伸缩材料。

进一步的，所述磁致伸缩元件2通过支撑架3安装在储气腔5内。

进一步的，所述通孔的孔径为1~2mm。通过在采用磁性材料烧结形成磁致伸缩元件的过程中，对磁致伸缩元件上的通孔的孔径大小进行设计，能够对在活塞运动过程中，进入到磁致伸缩元件中的气体的流速和流量进行控制。在在交变磁场的作用下，磁致伸缩元件会发生径向收缩或膨胀，随着磁致伸缩元件的径向收缩或膨胀，通孔的孔径大小也会发生变化。若干通孔在磁致伸缩元件上均匀分布，这些通孔是采用磁性材料烧结成磁致伸缩元件的过程中形成的。

进一步的，本实用新型所采用的气体为氦气（即压缩腔、储气腔以及进入到磁致伸缩元件通孔中的气体都为氦气），且氦气的纯度为99.999%。

本实用新型的工作原理为：

本实用新型是基于磁致伸缩原理，通过控制磁致伸缩元件上的通孔的通径大小，使磁致伸缩元件上的通孔起到气体轴承内所需的气体阀门的作用。具体地说，在斯特林制冷机工作过程中，活塞在压缩腔中高速往复运动，对气体进行压缩，从而形成了高压和低压。高压和低压指压缩腔中气体的压强高低。高压时，磁致伸缩元件2在交变磁场的作用下，产生如图2所示的径向膨胀，压缩腔内的压缩气体进入到活塞1内的储气腔5中，储气腔中的压缩气体通过通孔进入到磁致伸缩元件2中，并同时由气孔4向活塞外表面缓释高压气体，在气缸和活塞的间隙内形成气体轴承作用，以减缓气缸和活塞之间的摩擦作用，降低摩擦磨损。低压时，磁致伸缩元件2在交变磁场作用下，产生径向收缩，此时磁致伸缩元件2和活塞1之间产生间隙6，高压时进入到磁致伸缩元件2的通孔中的气体被反向锁定，无法从磁致伸缩元件2的通孔中出来进入到储气腔及压缩腔中；但储气腔5内的气体依然通过气孔4向活塞1表面缓释高压气体，在气缸和活塞外表面间隙内起到气体轴承作用，以减缓气缸和活塞之间的摩擦作用，降低摩擦磨损。总的来说，随着活塞1的往复运动，位于活塞1储气腔5内的磁致伸缩元件2在交变磁场的作用下产生径向收缩和膨胀，从而改变磁致伸缩元件2的通孔的通径（即孔径）大小，使通孔起到气体轴承内所需的气体阀门的作用，以降低摩擦磨损，提高摩擦副的可靠度，延长摩擦副的寿命。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。