专利名称：一种超磁致伸缩驱动器直接液体冷却温控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超磁致伸缩驱动器温控装置，尤其涉及一种超磁致伸缩驱动器直接液体冷却温控装置。
背景技术：
超磁致伸缩驱动器(GMA)是以超磁致伸缩材料(GMM)为核心驱动元件的新型驱动器，其优越性已得到广泛认可，应用领域从最初的水声换能器，逐步扩展到精密和超精密定位控制系统、机器人、传感器、微机电系统和流体元件等诸多领域，发展前景十分广阔。具有异形孔的活塞是一种极为重要的工业零部件，以GMA为驱动的智能构件可用于活塞异形孔的镗削加工。在工程应用中，由于驱动线圈发热，导致GMM材料发生热膨胀变 形，GMA的输出误差大大增加甚至无法正常工作。而且，为了提高GMA的动态响应，往往希望减少驱动线圈外形尺寸从而减小线圈的电感，这样温控装置的安装空间和散热空间大大减少，原有的冷却方式和热补偿结构都已难以很好满足要求。传统GMA温控包括热膨胀补偿及液体间接冷却等。热膨胀补偿结构简单并有一定效果，但在设计过程中内套材料的选择较为复杂，且外壳温升受外界环境影响较大。在实际应用过程中，GMA温控通常使用液体间接冷却的温控方式，线圈与冷却液体不接触，其换热路径的总热阻较大，且总换热面积较小，无法满足日益提高的GMA温控性能要求。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种超磁致伸缩驱动器直接液体冷却温控装置，本实用新型突破了传统温控系统的线圈固定方式，采用卡爪式固定法，使得冷却液体与线圈大面积直接接触换热，在相同空间限制下大大提高了温控热效率。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的一种超磁致伸缩驱动器直接液体冷却温控装置，它包括相变材料内支架、相变材料、端盖、相变材料外套筒、内层线圈、夕卜层线圈、外层套筒、线圈骨架、外层隔热材料、内层隔热材料、卡爪、卡爪隔热垫、撑条。所述相变材料外套筒套接在相变材料内支架外，相变材料外套筒和相变材料内支架之间形成一个环状空腔，该环状空腔内充有相变材料，相变材料内支架、相变材料和相变材料外套筒组成相变吸热层；相变材料外套筒外为线圈骨架，线圈骨架与相变材料外套筒之间形成第一层热交换流道；内层线圈与外层线圈依次绕在线圈骨架上，线圈骨架与内层线圈之间、内层线圈与外层线圈之间均隔有沿轴向均匀分布的撑条，线圈骨架与内层线圈之间形成第二层热交换流道，内层线圈与外层线圈之间形成第三层热交换流道；相变吸热层与线圈骨架两端由端盖固定，线圈骨架外侧由卡爪固定，卡爪连接在端盖上，卡爪与端盖之间具有卡爪隔热垫，端盖中心孔内圆周放置内层隔热材料；外层套筒套装在整个装置最外圈，其内侧放置外层隔热材料，外层隔热材料与外层线圈之间形成第四层热交换流道；外层套筒、端盖与相变吸热层共同组成一个密闭的冷却液腔体，线圈骨架通过卡爪固定在腔体内部；进一步地，所述相变吸热层与线圈骨架两端由端盖固定；其中，一端的端盖上具有冷却液入ロ，另ー端的端盖上具有冷却液出ロ。所述卡爪通过固定螺栓连接在端盖上。本实用新型的有益效果是I.由于冷却液直接与线圈接触冷却，并且设计了多层热交換流道，与传统的冷却温控方式相比，在相同外形尺寸下的导热效率大大提高；2.卡爪式线圈骨架固定方式，从根本上隔绝了线圈热量向刀杆以及超磁致伸缩材料的传导，显著提高了超磁致伸缩驱动器温度控制的精度。
图I是本实用新型的总体结构原理图。图2是图I的M-M剖面图。图中，镗刀刀杆I、超磁致伸缩材料2、相变材料内支架3、相变材料4、端盖5、相变材料外套筒6、内层线圈7、外层线圈8、外层套筒9、线圈骨架10、外层隔热材料11、内层隔热材料12、卡爪13、卡爪隔热垫14、固定螺栓15、冷却液入口 16、冷却液出口 17、撑条18、第一层热流道19、第二层热流道20、第三层热流道21、第四层热流道22。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进ー步说明，本实用新型的目的和效果将变得更加明显。如图I所示，本实用新型超磁致伸缩驱动器直接液体冷却温控装置，包括相变材料内支架3、相变材料4、端盖5、相变材料外套筒6、内层线圈7、外层线圈8、外层套筒9、线圈骨架10、外层隔热材料11、内层隔热材料12、卡爪13、卡爪隔热垫14、撑条18。其中，相变材料外套筒6套接在相变材料内支架3外，相变材料外套筒6和相变材料内支架3之间形成一个环状空腔，该环状空腔内充有相变材料4，相变材料内支架3、相变材料4和相变材料外套筒6组成相变吸热层；相变材料外套筒6外为线圈骨架10，线圈骨架10与相变材料外套筒6之间形成第一层热交換流道19 ;内层线圈7与外层线圈8依次绕在线圈骨架10上，线圈骨架10与内层线圈7之间、内层线圈7与外层线圈8之间均隔有沿轴向均匀分布的撑条18，线圈骨架10与内层线圈7之间形成第二层热交換流道20，内层线圈7与外层线圈8之间形成第三层热交換流道21 ；相变吸热层与线圈骨架10两端由端盖5固定，其中，一端的端盖5上具有冷却液入口 16，另ー端的端盖5上具有冷却液出口 17，线圈骨架10外侧由卡爪13固定，卡爪13通过固定螺栓15连接在端盖5上，卡爪13与端盖5之间具有卡爪隔热垫14，端盖5中心孔内圆周放置内层隔热材料12 ;外层套筒9套装在整个装置最外圈，其内侧放置外层隔热材料11，外层隔热材料11与外层线圈8之间形成第四层热交換流道22 ;外层套筒9、端盖5与相变吸热层共同组成ー个密闭的冷却液腔体，线圈骨架10通过卡爪13固定在腔体内部。本实用新型的整个工作过程如下本实用新型利用相变材料4具有在一定范围内保持恒定温度不变的特性，吸收镗刀刀杆I上超磁致伸縮材料2产生的热量，控制其温度，并阻止线圈热量向超磁致伸縮材料2传导；卡爪隔热垫14以及卡爪式线圈骨架固定方式，防止线圈热量向镗刀刀杆I与超磁致伸縮材料2传导；绝缘冷却液从ー侧端盖冷却液入口 16进入腔体，经过四层分布式热交换流道19、20、21、22与浸润在其中的内层线圈7和外层线圈8直接接触，进行热交換之后从另ー侧端盖冷却液出口 17流出并带走热量。 由于本装置实现了冷却液直接与线圈接触冷却，并且设计了多层热交換流道，与传统的冷却温控方式相比，热效率大大提高；卡爪式线圈骨架固定方式，从根本上隔绝了线圈热量向镗刀刀杆I和超磁致伸縮材料2的传导，显著提高了超磁致伸缩驱动器温度控制的精度。
权利要求1.一种超磁致伸缩驱动器直接液体冷却温控装置，其特征在于，它包括相变材料内支架(3)、相变材料(4)、端盖(5)、相变材料外套筒(6)、内层线圈(7)、外层线圈(8)、外层套筒(9)、线圈骨架(10)、外层隔热材料(11)、内层隔热材料(12)、卡爪(13)、卡爪隔热垫(14)和撑条(18);所述相变材料外套筒(6)套接在相变材料内支架(3)タト，相变材料外套筒(6)和相变材料内支架(3)之间形成一个环状空腔，该环状空腔内充有相变材料(4)，相变材料内支架(3)、相变材料(4)和相变材料外套筒(6)组成相变吸热层；相变材料外套筒(6)外为线圈骨架(10)，线圈骨架(10)与相变材料外套筒(6)之间形成第一层热交換流道(19);内层线圈(7)与外层线圈(8)依次绕在线圈骨架(10)上，线圈骨架(10)与内层线圈(7)之间、内层线圈(7)与外层线圈(8)之间均隔有沿轴向均匀分布的撑条(18)，线圈骨架(10)与内层线圈(7)之间形成第二层热交換流道(20)，内层线圈(7)与外层线圈(8)之间形成第三层热交換流道21 ;相变吸热层与线圈骨架10两端由端盖5固定，线圈骨架(10)夕卜侧由卡爪(13)固定，卡爪(13)连接在端盖(5)上,卡爪(13)与端盖(5)之间具有卡爪隔热垫(14)，端盖(5)中心孔内圆周放置内层隔热材料(12);外层套筒(9)套装在整个装置最外圈，其内侧放置外层隔热材料(11)，外层隔热材料(11)与外层线圈(8)之间形成第四层热交換流道(22);外层套筒(9)、端盖(5)与相变吸热层共同组成ー个密闭的冷却液腔体，线圈骨架(10)通过卡爪(13)固定在腔体内部。
2.根据权利要求I所述超磁致伸缩驱动器直接液体冷却温控装置，其特征在于，所述相变吸热层与线圈骨架(10)两端由端盖(5)固定；其中，一端的端盖(5)上具有冷却液入口(16 )，另一端的端盖(5 )上具有冷却液出口( 17 )。
3.根据权利要求2所述超磁致伸缩驱动器直接液体冷却温控装置，其特征在于，所述卡爪(13)通过固定螺栓(15)连接在端盖(5)上。
专利摘要本实用新型公开了一种超磁致伸缩驱动器直接液体冷却温控装置，包括相变吸热层、线圈骨架、内外层线圈、外层套筒、分布式热交换流道、隔热材料、卡爪和端盖，绝缘的冷却液从一侧端盖入口进入腔体，经过多层分布式热交换流道与浸润在其中的线圈直接接触，进行热交换之后从另一侧端盖出口流出带走热量；由于冷却液直接与线圈接触冷却，并且设计了多层热交换流道，与传统的冷却温控方式相比，热效率大大提高；卡爪式线圈骨架固定方式，从根本上隔绝了线圈热量向刀杆以及超磁致伸缩材料的传导，显著提高了超磁致伸缩驱动器温度控制的精度。
文档编号H02N2/04GK202435306SQ20112054231
公开日2012年9月12日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者何帆, 张雷, 李佳琪, 王彬, 邬义杰 申请人:浙江大学