[发明专利]一种超磁致伸缩致动装置

说明书

本发明公开了一种超磁致伸缩致动装置，通过调节激励线圈输入电流大小来控制输出位移的致动装置；外壳、碟簧、上端盖和十字形输出杆构成预紧装置；水冷腔外套筒、相变材料和带螺纹线圈骨架构成相变温控装置；带螺纹线圈骨架、出水管、水冷腔、水箱、水泵、进水管组成冷却水循环装置；上下导磁环、U形上下导磁片、导磁套、永磁体、十字形输出杆为导磁材料并与超磁致伸缩棒形成闭合磁路系统。本发明将提供偏置磁场的永磁体与导磁套合为一体，使结构更紧凑，可减小致动器的体积；结合相变温控装置和冷却水循环装置之间的配合，将致动器内部热量带到外界环境，能有效抑制热误差输出，可用于超精密加工、振动控制等领域。

技术领域

本发明涉及一种超磁致伸缩致动装置结构设计。

背景技术

超磁致伸缩致动器是以超磁致伸缩材料为核心元件设计能够实现磁能与机械能互相转换的器件。用超磁致伸缩材料制作的致动器具有驱动电压低、体积小、无噪声、驱动力大等优点，但也具有体积大，而发热量高，输出位移小，使致动器的工作效率降低，在工业生产中达不到应用需求。因此，研制兼有体积小、大位移和发热量低等特点的超磁致伸缩致动器具有重要的应用价值。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种结构简单、体积小、大位移和发热量低、可靠性高的超磁致伸缩致动装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种超磁致伸缩致动装置包括底座、下导磁环、U形下导磁片、外壳、导磁套、永磁体、激励线圈、带螺纹线圈骨架、上导磁环、碟簧、上端盖、十字形输出杆、U形上导磁片、出水管、相变材料、超磁致伸缩棒、水冷腔内套筒、水冷腔外套筒和进水管；

所述外壳设置在底座上，下导磁环设置在底座上，所述U形下导磁片设置在下导磁环上；

所述导磁套与永磁体相互交错叠加固定形成组合套，所述组合套位于外壳内，所述下导磁环与组合套的下端面固定，所述上导磁环与组合套的上端固定；所述超磁致伸缩棒竖直设置在组合套的中部，所述超磁致伸缩棒的底端卡在U形下导磁片的凹槽内，所述超磁致伸缩棒的顶端卡在U形上导磁片的凹槽，所述U形下导磁片、超磁致伸缩棒和U形上导磁片位于水冷腔内套筒内，且U形上导磁片与水冷腔内套筒内壁间隙配合，所述水冷腔外套筒套在水冷腔内套筒外，所述水冷腔外套筒与水冷腔内套筒之间形成一个封闭的水冷腔，所述带螺纹线圈骨架套在水冷腔外套筒外，所述相变材料安装在水冷腔外套筒与带螺纹线圈骨架之间，所述激励线圈缠绕在带螺纹线圈骨架的外部且位于带螺纹线圈骨架与组合套之间；

所述上端盖设置在外壳的顶部，所述十字形输出杆设置在上端盖与上导磁环之间，所述十字形输出杆由竖直输出杆和设置在竖直输出杆外圆上的支撑板组成，所述碟簧套在竖直输出杆上，碟簧的一端压在上端盖上，碟簧的另一端压在支撑板上，所述支撑板压在上导磁环上，所述竖直输出杆的上端伸出上端盖并与上端盖间隙配合，所述竖直输出杆的下端穿过上导磁环并与上导磁环间隙配合，所述竖直输出杆的下端面压在U形上导磁片上；

所述出水管和进水管分别穿过水冷腔外套筒、带螺纹线圈骨架和外壳，所述出水管靠近上导磁环，所述进水管靠近下导磁环，所述出水管和进水管的一端分别与水冷腔内连通。

作为本发明的一种优选方案，所述下导磁环、U形下导磁片、导磁套、永磁体、上导磁环、十字形输出杆和U形上导磁片均为导磁材料，所述下导磁环、U形下导磁片、导磁套、永磁体、上导磁环、十字形输出杆、U形上导磁片和超磁致伸缩棒形成闭合磁路；所述底座、外壳和上端盖为非导磁材料；所述带螺纹线圈骨架采用尼龙材料制成；所述相变材料采用十水硫酸钠材料。

作为本发明的另一种优先方案，该装置还包括定位螺栓，定位螺栓为非导磁材料；所述定位螺栓从底座的底部中心穿过底座和下导磁环并旋入U形下导磁片底部设置的螺纹孔内。

作为本发明的又一种优先方案，该装置还包括水箱和水泵，所述进水管的另一端经水泵与水箱内相通；所述出水管的另一端与水箱内相通。