专利名称：圆筒式偏置永磁体磁致伸缩微位移执行器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种微位移执行器件，特别涉及一种圆筒式偏置永磁体磁致伸缩微位移执行器。
磁致伸缩微位移执行器是利用磁性材料在外加磁场的作用时，内部磁化状态改变导致长度伸长或缩短的性质，采用改变工作磁场的方法，达到控制物体所处位置的目的。超磁致伸缩材料Terfenol-D的使用，将可以使执行器的工作范围大大扩展，从而有可能在某些方面如小型、宽范围、大输出功率的执行器应用上取代压电陶瓷PZT的位置。
为了使超磁致伸缩材料工作在最佳状态通常要加一个均匀的偏场，现有的设计一般是采用两个永磁圆片置于磁致伸缩棒的两端来实现。这种设计存在如下缺点靠近磁体处的磁场强，而离开磁体处的磁场迅速衰减，故难以保证磁致伸缩棒工作在较理想的状态。
本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点和不足，使在磁致伸缩棒所在的区域内提供一个较为均匀的偏置磁场，以使磁致伸缩棒工作在比较理想的状态，达到磁-机械的最佳耦合，大大提高微位移执行器的性能，而提供一种圆筒式偏置永磁体磁致伸缩微位移执行器。
本实用新型的技术解决方案如下圆筒式偏置永磁体磁致伸缩微位移执行器的结构是，在外壳内的中心部位装着磁致伸缩棒，伸缩棒外周套装着圆筒式偏置永磁体，圆筒式偏置永磁体外周缠绕着驱动线圈，磁致伸缩棒的一端装着加压元件和传动杆。
圆筒式偏置永磁体由数个圆环永磁体片叠加而成，叠加后的圆筒其两端分别比磁致伸缩棒长0～10mm，圆环永磁体片的壁厚为2～7mm，内径为6～14mm。
圆筒式偏置永磁体由厚度相等的圆环永磁体片叠加而成。
圆筒式偏置永磁体由厚度相等的圆环永磁体片叠加而成。
圆筒式偏置永磁体由厚度相等和不相等的圆环永磁体片混合叠加而成。
根据所使用的磁致伸缩棒的实测结果来确定偏场的大小，以偏场的大小来确定偏置磁体的具体尺寸，可以通过计算机模拟方法进行优化设计。
本实用新型与现有技术相比有如下优点1、偏场磁体采用圆筒设计，大大改善了磁场的均匀性，提高了微位移执行器的磁-机械耦合。
2、利用若干圆环永磁体片叠加成圆筒式永磁体，易于根据需要进行制作。
3、采用计算机辅助设计，大大降低了设计成本，提高了微位移执行器的性能。
附图的图面说明如下
图1是本实用新型圆筒式偏置永磁体磁致伸缩微位移执行器结构示意图；图2是永磁体是由10个厚度相同的圆环永磁体片叠加而成圆筒式永磁体的磁力线分布示意图；图3是圆筒式永磁体的内径不同时，其中心线上磁场分布示意图；图4是圆筒式永磁体的壁厚不同时，其中心线上磁场分布示意图。
以下结合附图对本实用新型实施例作进一步详述实施例1圆筒式偏置永磁体磁致伸缩微位移执行器磁的结构如图1所示，在外壳(1)内的中心部位装着长度为50mm的磁致伸缩棒(2)，伸缩棒外周套装着内径为8mm、壁厚为5mm的圆筒式偏置永磁体(3)，圆筒式偏置永磁体外周缠绕着驱动线圈(4)，磁致伸缩棒的一端装着加压弹簧(5)和传动杆(6)。
圆筒式偏置永磁体由10个厚度为5mm的圆环永磁体片叠加而成，环与环间距为0.2mm。
用有限元方法计算得到沿中心线上磁场的分布如图2所示。可以看到，在靠近圆筒两端磁场分布出现两个峰值，然后向筒中心指数衰减。随筒长度的加大，在筒中心50mm范围内磁场变小，但分布趋于均匀。
实施例2圆筒式偏置永磁体磁致伸缩微位移执行器的结构与实施例1相同如图1所示，磁致伸缩棒的长度为50mm，圆筒式偏置永磁体的壁厚为5mm，内径为6～14mm。
当永磁体圆筒的长度和壁厚不变时，对不同的筒内径给出筒中心线上磁场的分布如图3所示。由此可以看出，随筒内径的增大，内部磁场也增大，并且磁场变得越均匀。
实施例3圆筒式偏置永磁体磁致伸缩微位移执行器的结构与实施例1相同，如图1所示，磁致伸缩棒的长度为50mm，圆筒式偏置永磁体的内径为8mm，壁厚为2～7mm。
当永磁体圆筒长度和内径不变时，对不同的壁厚给出筒中心线上磁场的分布如图4所示。由此可以看出，当壁厚增加时，内部磁场变大，其均匀性变差。因此可用壁厚来控制内部磁场的大小。
实施例4圆筒式偏置永磁体磁致伸缩微位移执行器的结构与实施例1相同，如图1所示，圆筒式偏置永磁体由1个厚度为30mm、2个厚度为10mm的圆环永磁体片叠加而成，厚的在中间，薄的在两端，环与环间距为0.2mm。
用有限元方法计算得到磁力线分布，绘出叠加后的圆筒式永磁体与整体圆筒式永磁体的磁场分布一致，只要叠加后圆筒的形状、大小同整体的圆筒的形状、大小一致就行。
权利要求1.一种圆筒式偏置永磁体磁致伸缩微位移执行器，是在外壳内的中心部位装着磁致伸缩棒，磁致伸缩棒的一端装着加压元件和传动杆，其特征在于伸缩棒外周套装着圆筒式偏置永磁体，永磁体外周缠绕着驱动线圈。
2.按照权利要求1所说的圆筒式偏置永磁体磁致伸缩微位移执行器，其特征在于圆筒式偏置永磁体由数个圆环永磁体片叠加而成，叠加后的圆筒其两端分别比磁致伸缩棒长0～10mm，圆环永磁体片的壁厚为2～7mm，内径为6～14mm。
3.按照权利要求1或2所说圆筒式偏置永磁体磁致伸缩微位移执行器，其特征在于圆筒式偏置永磁体由厚度相等的圆环永磁体片叠加而成。
4.按照权利要求1或2所说圆筒式偏置永磁体磁致伸缩微位移执行器，其特征在于圆筒式偏置永磁体由厚度不相等的圆环永磁体片叠加而成。
5.按照权利要求1或2所说圆筒式偏置永磁体磁致伸缩微位移执行器，其特征在于圆筒式偏置永磁体由厚度相等和不相等的圆环永磁体片混合叠加而成。
专利摘要一种圆筒式偏置永磁体磁致伸缩微位移执行器,是在外壳内的中心部位装着磁致伸缩棒,伸缩棒外周套装着圆筒式偏置永磁体,圆筒式偏置永磁体由数个圆环永磁体片叠加而成,圆筒式偏置永磁体外周缠绕着驱动线圈,磁致伸缩棒的一端装着加压元件和传动杆。该实用新型易于制作,设计、试验成本低,磁场的均匀性好,磁一机械耦合高,器件性能大大提高。
文档编号H02N2/04GK2434822SQ0024414
公开日2001年6月13日 申请日期2000年7月24日 优先权日2000年7月24日
发明者李养贤, 吴光恒, 贾克昌, 曲静萍, 刘富贵, 杨庆新, 徐桂芝, 颜威利, 王博文 申请人:河北工业大学