[实用新型]超磁致伸缩材料高速强力微位移机构

说明书

本实用新型涉及一种调节电变量或磁变量的微位移装置。

在现有的技术领域中，高速微位移位移机构主要用于精密机床，精密测量仪器、仪表和车用发动机燃油喷射系统中。目前的微位移机构多种多样，有的用多极级联电磁铁串联，有的用压电陶瓷，有的用电磁线圈的吸合，也有的用电磁铁吸合等方式开发的微位移机构。这些微位移机构主要存在以下的问题：

上述电磁阀存在以下问题：

(1)频响都较低：国内液压系统中的微位移机构频响都低于200Hz。用于车用发动机的微位移机构频响也低于800Hz。国外发动机用的也低于1000Hz；

(2)输出力较小：液压系统用的微位移机构虽输出力可以很大，但体积随之变大，频响变低，在频响、体积和输出力方面相互制约。一般其输出力都小于120N/mm²；

(3)输出位移难以精确控制：如液压系统中对阀门开度有精确位移要求的场合无法应用。

本实用新型的目的是：采用在磁场的作用下能产生伸长或缩短的超磁致伸缩材料(Terfernol-D)高速强力微位移机构，能解决现有技术领域中存在的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：在筒体内的励磁线圈中装有能与励磁线圈作相对移动的磁致伸缩棒，筒体一端的内孔中装有能与磁致伸缩棒一端连接的盖板，盖板上装有带调节螺钉的筒盖，筒体另一端的内孔中装有小端露在筒体外的套筒，套筒大端孔肩面的两侧分别装嵌变形梁，用压紧环紧固，两变形梁的上端面与磁致伸缩棒另一端连接的传动块相接触，两变形梁的下端口与装在套筒中与套筒作相对移动的顶杆相接触。

本实用新型与现有技术相比，具有的优点是：

1)频响可以高达2000Hz，可应用在高频响场合；顶杆输出力可在较大范围内调节，可以达到0～250N/mm²；体积仅为φ50mm×50mm，可方便地安装在许多设备上；它在频响、输出力和体积三方面得到有机的协调；

2)筒化了功率驱动，所需驱动电流仪为0～2.5A，电源设计简单易行，性能稳定，抗干扰能力强，适合于工作条件恶劣的场合，如内燃机燃油喷射等；

3)输出位移稳定、精确，调节方便，仅改变激励电流便可调节输出位移，且重复精度高，其输出位移可以精确到0.001mm。

因此，它可作为开关阀，也可作为一般的换能器应用在机床、仪器、仪表中，实现精确的位移控制。

附图：本实用新型的结构示意图。

下面结合附图，对本实用新型作进一步的描述。

如附图所示，装在筒体4内的励磁线圈10通电前，筒盖8用紧固螺钉6固定在筒体4上，旋转装在筒盖8上等圆周均布的3～4个调节螺钉7，使盖板9受力下移，盖板9传递力到磁致伸缩棒5，通过传动块11使两变形梁2受力发生预变形，同时也使磁致伸缩棒5承受了预压应力，改善了磁致伸缩棒的伸缩性，磁致伸缩棒的预压应力的大小主要靠调节螺钉7来调节，两变形梁2镶嵌在套筒1大端孔肩面的槽中，采用过盈配合，并用压紧环3紧固，压紧环3与套筒1采用过盈配合，或压紧环3与套筒采用螺纺连接保证了变形梁2的压紧力，使两变形梁变成两个悬臂梁。励磁线圈通电，磁致伸缩棒在电磁场的作用下，迅速伸长，并伴随较大的输出力，通过传动块两端的小平面将磁致伸缩棒的输出位移和力作用到悬臂梁上，引起悬臂梁的弯曲变形。在悬臂梁的末端，其位移变形量明显大于传动块作用于悬臂梁力作用点的位移。也就是说，悬臂梁末端的位移明显大于磁致伸缩棒的变形量，实现了位移的放大。本设计中，放大可达到5.1倍，经放大的位移经过顶杆12输出。切断线圈中的电流，磁性材料迅速缩短到初始的长度，变形梁由弹性变形或外加弹性力的作用，恢复到初始位置。线圈电流大，则输出位移大，线圈电流小，输出位移小。通过调节线圈电流的大小，可以实现顶杆12精确的位置移动。顶杆位移的范围为0～0.15mm，位移精度可达0.001mm，输出力范围为：0～2500N。响应频率可以达到2200Hz，开启和关闭时间可以分别达到：0.25ms。