[发明专利]一种适用于巨磁致伸缩执行器的永磁偏置磁路

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁偏置磁路，更特别地说，是指一种能提供高均匀性、高磁场强度的、且适用于巨磁致伸缩执行器的永磁偏置磁路。

背景技术

巨磁致伸缩驱动器是一种在利用巨磁致伸缩材料在交变磁场作用下发生应变从而获得位移输出的驱动器，其具有位移输出大、力输出大、能量转换率高、响应迅速的特点，在航空航天、电子电力、信息通讯等智能结构领域具有巨大的应用潜力。

由于巨磁致伸缩材料本身的磁场应变特性，为了使其性能得到最优发挥通常需要提供一个偏置磁场。巨磁致伸缩材料执行器的偏置磁场可由永磁材料或通电线圈提供，对于通电线圈提供偏置磁场而言，偏置磁场大小可通过调节线圈中的电流灵活改变，但这种偏置磁场的维持需要线圈中持续存在一定强度的电流，通常采用的非超导线圈中电流产生的焦耳热将会因为没有有效散热而使温度上升，恶化巨磁致伸缩材料的工作环境，材料的磁致伸缩性能下降，驱动器输出性能降低且不稳定。对于采用永磁材料提供偏置磁场则没有自发热现象。

目前，永磁偏置磁路主要有以下几种：一、在线圈内或外放置轴向充磁的筒状永磁结构，外置不导磁套筒，由于永磁材料接近空气的磁导率和巨磁致伸缩材料的不高磁导率，整个磁路磁阻巨大，漏磁严重；二、在螺线管内或外放置轴向充磁的永磁环状结构，永磁环之间布置导磁环，外置不导磁套筒，由于一定程度上降低了磁路磁阻，但巨磁致伸缩材料的低磁导率使场外漏磁依然较大；三、对于较短的磁致伸缩棒，上下两端放置轴向充磁的永磁片，永磁片和磁致伸缩棒中间放至导磁柱，外置导磁套筒，导磁柱、导磁筒的汇聚磁力线作用是的场外漏磁小，但中心棒区域的磁场均匀性低；四、将长的巨磁致伸缩棒分成几段，在棒中间内置轴向充磁的永磁，外置导磁套筒，这样能有效降低场外漏磁，但棒中的磁场同样难以均匀分布；五，在螺线管内或外混合放置轴向、径向充磁的永磁环状结构，这种方式能获得具有一定强度的均匀性磁场，大体积较大，永磁材料用量也很多，不够经济实用。能否使巨磁致伸缩材料获得一定场强且十分均匀的偏置磁场是巨磁致伸缩驱动器偏置磁路设计的关键，也是研制高性能、高效率巨磁致伸缩驱动器难以避开的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于巨磁致伸缩执行器的永磁偏置磁路，是为了解决磁致伸缩驱动器的偏置磁场受磁致伸缩棒长度的影响，若磁致伸缩驱动器的长径比大于3.5，则偏置磁场的均匀较差。本发明利用永磁柱做为驱动器的偏置磁场来源，实现了用少量的永磁材料获得磁致伸缩棒内较大的磁场强度。通过在中心组件的外部套接中间组件的方式，降低了中心组件产生的磁场不均匀性及漏磁，同时中间组件也提供了具有一定强度并且均匀的偏置磁场。

本发明的技术方案是：永磁偏置磁路的中心组件设置在线圈骨架的通孔内，线圈骨架的柱体上套接中间组件，中间组件上缠绕漆包线形成线圈，在外部安装导磁筒、导磁筒的两端安装磁轭。其中，磁致伸缩棒、永磁柱、导磁柱、磁轭和导磁筒形成偏置磁场供磁磁路。在磁致伸缩棒的两端放置导磁柱，导磁柱的外部放置永磁柱构成偏置磁场-致动单元。中心组件的外部套接中间组件，作为降低偏置磁场磁路漏磁提高磁致伸缩棒中磁场均匀性的磁路补偿装置。

本发明是一种适用于巨磁致伸缩执行器的永磁偏置磁路，其特征在于：该永磁偏置磁路包括有线圈(1A)、一个线圈骨架(1)、八个导磁柱、四个永磁柱、三个磁致伸缩棒、六个永磁环、十个安装环、三个永磁筒、第一磁轭(81)、第二磁轭(82)和导磁筒(9)。

其中，八个导磁柱、四个永磁柱和三个磁致伸缩棒构成中心组件。

其中，六个永磁环、十个安装环和三个永磁环构成中间组件。

其中，第一磁轭(81)、第二磁轭(82)和导磁筒(9)构成外部组件。

所述八个导磁柱是指AA导磁柱(21)、AB导磁柱(22)、AC导磁柱(23)、AD导磁柱(24)、AE导磁柱(25)、AF导磁柱(26)、AG导磁柱(27)、AH导磁柱(28)；

所述四个永磁柱是指AA永磁柱(31)、AB永磁柱(32)、AC永磁柱(33)、AD永磁柱(34)；

所述三个磁致伸缩棒是指AA磁致伸缩棒(41)、AB磁致伸缩棒(42)、AC磁致伸缩棒(43)；

所述六个永磁环是指BA永磁环(51)、BB永磁环(52)、BC永磁环(53)、BD永磁环(54)、BE永磁环(55)、BF永磁环(56)；