[实用新型]全闭合电磁偏置微位移执行器

说明书

技术领域

本发明涉及一种全闭合电磁偏置微位移执行器，该系统基于超磁致伸缩材料电磁参数与机械参数间能够实现精确转换的特点，以偏置磁场确定执行器工作点并通过激励磁场使执行器获得精确输出，从而为精密机械加工或测量装置输出精确直线位移，以提高加工或测量精度。本发明可以精确的调节超磁致伸缩棒的静态工作点并通过导磁管壁提高工作磁场强度，具有结构简单、工作稳定、输出精度高、维护方便和操作灵活的特点。 

背景技术

磁致伸缩是指在交变磁场的作用下，物体产生与交变磁场频率相同的机械振动；或者相反，在拉伸、压缩力作用下，由于材料的长度发生变化，使材料内部磁通密度相应地发生变化，在线圈中感应电流，机械能转换为电能。工程上利用该特性实现电能与机械能之间的相互转换。人们不断采用新型功能材料和新型工作原理来提高精密驱动及其控制技术的水平，而超磁致伸缩执行器是以新型功能材料作为致动元件的一类微位移执行器，具有输出位移和力大、响应速度快、温度范围宽、低压可操作等突出优点，已在超精密加工、流体控制机械、微调节与微补偿机构及纳米技术等领域获得了广泛的应用，显示出巨大的发展潜力。 

本发明主要利用超磁致伸缩材料自身可实现电磁能与机械能高效相互转换的特点，以偏置磁场确定执行器工作点并通过激励磁场使执行器获得精确输出，从而为精密机械加工或测量装置输出精确直线位移，以提高加工或测量精度，具有结构简单、工作稳定、输出精度高、维护方便和操作灵活的特点。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，以外部电磁场确定超磁致伸缩材料的静态工作点，以闭合导磁管壁增强工作材料的磁场强度，从而以较小的能量获得精确、可靠的位移输出，从而为精密机械加工或测量装置输出精确直线位移，以提高加工或测量精度。 

本发明所采用的技术方案是：全闭合电磁偏置微位移执行器，包括有：超磁致伸缩棒(5)一端通过固定端(7)固定使得该端位移为零，另一端连接输出端(8)使得该端可以实现任意微小的轴向位移输出，激励电源(1)连接有激励线圈(2)，并向超磁致伸缩棒(5)提供交变功率，偏置电源(3)连接有偏置线圈(4)并向超磁致伸缩棒(5)直流偏置磁场以调节静态工作点，同时外部漏磁场通过导磁管壁(6)闭合。 

所述的激励电源(1)与偏置电源(3)利用负反馈原理，以输出电压的变化量控制晶体管集电极与发射极之间的电阻值。当调整晶体管V_T1时，220V交流电压经变压器降压后，再经整流滤波电路转换成直流U_in，加在调整管与负载两端。电阻R′₁、电阻R′₂和电阻R₃(R₃＝R₃₁+R₃₂)组成分压器，用来测量输出电压U_out，稳压二极管V_D为产生基准电压的硅稳压管，R₄为其限流电阻。晶闸管V_T2组成的放大器起比较和放大的作用，R_c为其集电极电阻。晶闸管V_T2集电极的输出直接加到晶闸管V_T1的基极，改变其c、e极间的电阻。激励电源(1)与偏置电源(3)二者独立工作，前者提供材料的激励磁场以实现位移输出，后者提供材料的偏置磁场以确定材料的静态工作点。 

所述的激励线圈(2)与偏置线圈(4)是由线径较细的无氧铜漆包线密绕在线圈骨架上形成的空心电感线圈，激励线圈(2)紧贴超磁致伸缩棒(5)，偏置线圈(4)在激励线圈(2)外侧，二者同轴并绕，紧密的将超磁致伸缩棒(5)包围起来。 

所述的超磁致伸缩棒(5)由超磁致伸缩材料根据实际工作环境要求加工而成，其横截面为圆形，同时要求材料具有一定的抗拉、抗压强度。 

所述的导磁管壁(6)由高导磁率铁磁材料加工成圆筒形状制造而成，主要负责疏导漏磁通的作用，从而使系统整体磁阻降低，一方面降低电源的供电容量，另一方面使超磁致伸缩棒(5)处于均匀且具备一定强度的磁场中以提高精度。 

本发明的全闭合电磁偏置微位移执行器，利用超磁致伸缩材料自身可实现电磁能与机械能高效相互转换的特点，使用偏置磁场确定超磁致伸缩材料的静态工作点，并通过励磁磁场使其产生精确位移，为了使超磁致伸缩材料处于均匀且具备一定强度的磁场中，本装置采用了全闭合磁路结构以降低磁阻。 

附图说明

图1是本发明的整体结构原理图； 

图2是激励电源(1)与偏置电源(3)的电路原理图；