[发明专利]一种双执行器超磁致伸缩换能器的预应力施加结构

说明书

本发明涉及一种双执行器超磁致伸缩换能器的预应力施加结构，该结构通过预紧碟簧组来为核心驱动单元提供可调的预应力，预紧碟簧组的方式按实施位置不同可分为两种。一种是在核心驱动单元靠近凹形辐射器的一端，该结构通过连接杆半圆台上的调整螺栓旋入深度不同来改变优弧套筒和传力圆板的移动距离，继而传力圆板和输出杆上的碟簧基座结构对夹在两者间的碟簧组进行预紧从而提供预应力。另一种是在核心驱动单元离凹形辐射器较远的一端，该结构通过预紧螺栓的旋入迫使核心驱动单元向靠近凹形辐射器的一端移动，而后核心驱动单元挤压输出杆，最终通过输出杆上的碟簧基座结构和传力圆板对夹在两者间的碟簧组进行预紧从而提供预应力。

技术领域

本发明涉及一种双执行器超磁致伸缩换能器的预应力施加结构，属于超磁致伸缩换能器技术领域。

背景技术

超磁致伸缩换能器的工作原理是通入一定频率的交变电流，使超磁致伸缩执行器内的驱动线圈产生一个交变的磁场，该交变磁场作用于核心驱动单元中的超磁致伸缩棒，使其发生磁致伸缩振动，而后振动通过传动结构作用于声辐射器使声辐射器产生呼吸式的弯张运动，从而在其辐射面产生一定能量的辐射声波，完成电-磁-机-声的能量转换过程。在超磁致伸缩换能器中使用传动机构连接超磁致伸缩执行器和声辐射器可以将激励振源外置，充分地利用超磁致伸缩材料的致动性能，避免超磁致伸缩材料因为受到安装空间的限制造成性能损失。

传动机构包括预应力机构，合适的预应力能够显著提升超磁致伸缩材料的磁致伸缩性能。由于超磁致伸缩材料的抗压强度较高，并且在压缩预应力的作用下，超磁致伸缩材料的磁致伸缩特性和磁机耦合系数能够得到极大改善，施加一定的预应力还能够有效改善超磁致伸缩材料的抗拉性能，所以一般超磁致伸缩换能器都会设计合适的预应力机构使超磁致伸缩材料能够发挥更优的性能。

预应力结构首先要在超磁致伸缩执行器的行程内提供足够的预应力，其次预应力机构提供足够的预应力时，应保证超磁致伸缩材料始终处于压应力下。碟形弹簧产生的预压力不会产生弯矩，在载荷作用方向上尺寸小，能在小变形时承受大载荷，并且具有刚度大、频响高和结构紧凑等优点。改变碟簧的型号尺寸和数量，还可以得到不同的预应力调节范围，正是由于碟簧的这些优点，使得通过预紧碟簧来提供预应力成为超磁致伸缩换能器中施加预应力的传统方式。但在双执行器超磁致伸缩换能器中通过传动机构来预紧碟簧时除了要保证预应力可调外还需注意不能影响到两个超磁致伸缩执行器间的走线。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种双执行器超磁致伸缩换能器的预应力施加结构，该结构通过预紧碟簧组来为核心驱动单元提供预应力，在核心驱动单元靠近凹形辐射器的一端，该结构通过连接杆半圆台上的调整螺栓旋入深度不同来改变优弧套筒和传力圆板的移动距离，继而传力圆板和输出杆上的碟簧基座结构对夹在两者间的碟簧组进行预紧从而提供预应力，在核心驱动单元离凹形辐射器较远的一端，该结构通过预紧螺栓的旋入迫使核心驱动单元向靠近凹形辐射器的一端移动，而后核心驱动单元挤压输出杆，最终通过输出杆上的碟簧基座结构和传力圆板对夹在两者间的碟簧组进行预紧从而提供预应力，既可以通过调整螺栓或预紧螺栓的旋入深度影响碟簧组预紧时的变形程度来改变所施加的预应力，也可以通过改变碟簧的型号尺寸和数量得到不同的预应力调节范围；解决了双执行器超磁致伸缩换能器通过预紧碟簧组施加预应力时难以兼顾两个超磁致伸缩执行器间的走线问题，在核心驱动单元靠近凹形辐射器的这端并不需要靠接环和执行器外套筒上的螺纹连接来预紧碟簧组提供预应力，若靠接环和执行器外套筒上的螺纹连接来预紧碟簧组提供预应力，则需要靠两者间的螺纹配合将接环旋转拧在执行器外套筒上，通过接环的旋入深度不同来改变碟簧组预紧时的变形程度，但接环的旋转会导致两个执行器间的线路发生缠绕；解决了核心驱动单元加工装配时的误差会影响预应力施加效果的问题，通过改变调整螺栓的旋入深度可间接确保核心驱动单元靠近凹形辐射器的一端能受到挤压，而核心驱动单元离凹形辐射器较远的一端可通过内六角预紧螺栓来直接挤压，内六角预紧螺栓可通过内六角扳手拧入，这样即使核心驱动单元加工装配时有误差，也能确保换能器工作时核心驱动单元两端均处在受压状态下，从而改善超磁致伸缩材料的磁致伸缩特性和磁机耦合系数，使核心驱动单元能够发挥更优的性能。