[实用新型]相变水冷温控型超磁致伸缩微驱动部件

说明书

技术领域

本实用新型涉及驱动装置，尤其是涉及一种相变水冷温控型超磁致伸缩微驱动部件。

背景技术

微位移驱动器在超精密加工、机器人、流体机械、振动控制、声纳系统等领域获得了广泛的应用，目前应用较多的类型主要有机械式、液压式和压电式等。机械式和液压式驱动器频响较低，输出力较小，输出位移难以满足高精度要求；压电驱动器虽然位移分辨率和频响均比较高，但出力较小，易产生电击穿，并会产生漂移现象。超磁致伸缩微位移驱动器具有大位移、强力、快响应、高可靠性、低压驱动等优点；但作为一种电(磁)机换能器，超磁致伸缩微位移驱动器能量利用率较低，除了一部分转化为机械能输出外，大部分能量以热能方式散发掉。由于驱动器内部空间封闭，散热性能差，特别是在高频大电流工作状态下，温度将快速上升，热误差显著，但现有技术对驱动器热误差补偿过于复杂，实现困难。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种相变水冷温控型超磁致伸缩微驱动部件，通过电流来控制输出位移的驱动装置，并通过相变温控装置和水冷循环装置之间的配合，将驱动器内部热量带到外界环境，实现抑制驱动器温升和热误差输出，提高输出位移控制精度。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：包括底座、超磁致伸缩棒、相变内套筒、相变材料、相变外套筒、线圈骨架、输出管、外壳、十字形输出顶杆、预压弹簧、上端盖、预压螺母、驱动线圈、输入管、水泵和水箱。在底座中心小凸台上装有超磁致伸缩棒和十字形输出顶杆，在超磁致伸缩棒和十字形输出顶杆下直杆外，从内向外依次装有相变内套筒、相变材料和相变外套筒；在相变外套筒外装有绕制驱动线圈的线圈骨架和外壳，相变外套筒和线圈骨架之间形成冷却水室；线圈骨架上部接输出管与水箱和冷却水室相通，线圈骨架下部接输入管经水泵与水箱和冷却水室相通；十字形输出顶杆上直杆装有预压弹簧和预压螺母，外壳的上端盖、预压弹簧和预压螺母构成组合预压装置。

本实用新型与背景技术相比具有的有益效果是：驱动部件结构简单，驱动电流较小(2～4A)，工作稳定，频响特性好(可达2000Hz)；结合了相变温控技术和水冷温控技术的优点，能实施长时间温控，无需建立复杂的数学模型，能有效抑制热误差输出，位移输出控制精度可达到亚微米级甚至更高，并且能适应各种恶劣的工作环境。本实用新型体积小、重量轻、输出力大、位移精度高，能抑制热变形对驱动器输出位移的影响，可用于超精密加工、振动控制等领域。

附图说明

附图是本实用新型的结构原理示意图。

图中：1.底座，2.超磁致伸缩棒，3.相变内套筒，4.相变材料，5.相变外套筒，6.线圈骨架，7.输出管，8.外壳，9.十字形输出顶杆，10.圆柱形弹簧，11.上端盖，12.预压螺母，13.驱动线圈，14.输入管，15.水泵，16.水箱，17.冷却水。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如附图所示，本实用新型包括底座1、超磁致伸缩棒2、相变内套筒3、相变材料4、相变外套筒5、线圈骨架6、输出管7、外壳8、十字形输出顶杆9、预压弹簧、上端盖11、预压螺母12、驱动线圈13、输入管14、水泵15和水箱16；在底座1中心小凸台上装有超磁致伸缩棒2和十字形输出顶杆9，在超磁致伸缩棒2和十字形输出顶杆9下直杆外，从内向外依次装有相变内套筒3、相变材料4和相变外套筒5；在相变外套筒5外装有绕制驱动线圈13的线圈骨架6和外壳8，相变外套筒5和线圈骨架6之间形成冷却水室；线圈骨架6上部接输出管7与水箱16和冷却水室相通，线圈骨架6下部接输入管14经水泵15与水箱16和冷却水室相通；十字形输出顶杆9上直杆装有预压弹簧和预压螺母12，外壳8的上端盖11、预压弹簧和预压螺母12构成组合预压装置。

相变内套筒3、相变材料4和相变外套筒5构成相变温控装置，其中相变材料如六水氯化铁晶体、十水硫酸钠等。

相变外套筒5、线圈骨架6、输出管7、输入管14、水泵15和水箱16组成冷却水循环装置。

所述的预压弹簧为圆柱形弹簧10或碟形弹簧。

通过调节由输出顶杆9、预压弹簧10、上端盖11和预压螺母12构成的组合预压装置，可对超磁致伸缩棒2施加不同的预压力，使超磁致伸缩棒2处于较佳的工作条件下。在输入电流的作用下，驱动线圈13将产生驱动磁场，使超磁致伸缩棒2长度发生变化。由于底座1对超磁致伸缩棒2有支撑作用，所以超磁致伸缩棒2的长度改变量将通过输出顶杆9对外输出，表现为超磁致伸缩微位移驱动器的位移输出。