МАГНИТОСТРИКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМ Российский патент 2007 года по МПК H01L41/12 H02N2/00 

Описание патента на изобретение RU2292611C1

Изобретение относится к области электротехники, конкретно к электрическим устройствам малых перемещений, и может быть использовано как исполнительный элемент в узлах высокоточных систем автоматической юстировки оптических элементов, в оптико-механических устройствах, в системах автоматического наведения, для коррекции кинематических цепей в высокоточных станках и т.д.

Известно магнитострикционное устройство угловых перемещений, содержащее закрепленный на основании двухслойный прямоугольный элемент, слои которого выполнены из материалов с различными по знаку коэффициентами магнитострикции, и обмотку продольного намагничивания. В двухслойном элементе выполнены сквозные по толщине элемента продольные пазы, расположенные равномерно по всей ширине элемента, а на свободном конце в поперечном направлении закреплена жесткая пластина из неферромагнитного материала (А.С. СССР №1371481, МПК7 H 01 L 41/12, 17.02.86).

Недостатком данного устройства является невысокая точность позиционирования, т.к. свободный конец пластины помимо угловых перемещений совершает линейные перемещения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является магнитострикционное устройство угловых перемещений, содержащее активный элемент в виде бимагнитострикционной пластины, соединенной с перемещаемым объектом, один конец которой закреплен на основании, и обмотку намагничивания. В устройство введена вторая бимагнитострикционная пластина, одним концом закрепленная на основании и расположенная напротив первой, причем вторые концы бимагнитострикционных пластин жестко соединены между собой с чередованием знака магнитострикционных слоев пластин относительно оси устройства, а перемещаемый объект жестко прикреплен к месту соединения пластин (А.С. СССР №1384168, МПК7 H 01 L 41/12, 29.11.85).

В этом случае отсутствуют линейные смещения перемещаемого объекта при подаче тока в обмотку.

Однако в данном устройстве возможность уменьшения толщины пластин для повышения диапазона угловых перемещений ограничена возможной потерей формоустойчивости системы. Кроме того, при уменьшении толщины пластины снижается помехоустойчивость к поперечным возмущающим воздействиям.

Задачей изобретения является увеличение диапазона угловых перемещений, точности позиционирования и степени формоустойчивости системы при значительной массе перемещаемого объекта.

Поставленная задача достигается тем, что в магнитострикционном устройстве угловых перемещений, содержащем бимагнитострикционные пластины, закрепленные одним концом на основании, и перемещаемый объект, прикрепленный к оси устройства, образованной в месте жесткого соединения других концов бимагнитострикционных пластин, в отличие от прототипа количество бимагнитострикционных пластин больше двух, они расположены радиально относительно оси устройства и образуют две группы, отличающиеся чередованием знака коэффициента магнитострикции слоев по окружности, при этом бимагнитострикционные пластины каждой группы магнитосвязаны между собой.

Поставленная задача достигается также тем, что в магнитострикционном устройстве угловых перемещений, в отличие от прототипа, количество пластин четно, их число не менее четырех и углы между всеми соседними пластинами равны.

Поставленная задача достигается также тем, что в способе управления магнитострикционным устройством угловых перемещений, включающем подачу управляющих сигналов на бимагнитострикционные пластины, в отличие от прототипа, при подаче управляющего сигнала на первую группу бимагнитострикционных пластин перемещаемый объект поворачивают в одном направлении из исходного состояния, при этом вторая группа бимагнитострикционных пластин выполняет функцию механической нагрузки, создающей дополнительный обратный крутящий момент, а для поворота перемещаемого объекта в противоположном направлении относительно исходного подают управляющий сигнал на вторую группу бимагнитострикционных пластин и перемещаемый объект поворачивают в противоположном направлении, в этом случае первая группа бимагнитострикционных пластин выполняет функцию механической нагрузки, создающей обратный крутящий момент.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид устройства, имеющего 4 бимагнитострикционных элемента, образующих 2 группы.

Устройство содержит закрепленный на основании 1 замыкающий кожух 2 и обмотки намагничивания 3, причем обмотки могут располагаться на активных магнитострикционных элементах 4, 5, 6, 7, выполненных в виде одинаковых бимагнитострикционных пластин, содержащих слои магнитострикционного материала 8, 9, причем слои 8 выполнены из материала с положительным коэффициентом магнитострикции, а слои 9 - из материала с отрицательным коэффициентом магнитострикции. Выходные концы жестко связаны между собой. В центре устройства расположен перемещаемый объект 10.

Устройство работает следующим образом. При подключении обмотки намагничивания За к источнику постоянного тока слои 8, 9 бимагнитострикционных пластин 4, 5 вследствие линейного магнитострикционного эффекта изменяют свою длину, при этом слои 8 удлиняются, 9 укорачиваются, пластины изгибаются и их концы, соединенные с перемещаемым объектом 10, совершают угловое перемещение. Величину углового перемещения нагрузки можно регулировать изменением силы тока в обмотке 3а.

Пример конкретной реализации способа.

Подают управляющий электрический сигнал в обмотку 3а на первую группу бимагнитострикционных пластин 4, 5, выполненных из двух слоев, первый слой выполнен из никеля, имеющего отрицательный коэффициент магнитострикции, а второй слой - из пермендюра К49Ф2, имеющего положительный коэффициент магнитострикции, бимагнитострикционные пластины изгибаются и перемещаемый объект (зеркало телескопа) поворачивают в одном направлении из исходного состояния, при этом вторая группа бимагнитострикционных пластин 6, 7 выполняет функцию механической нагрузки, создающей дополнительный обратный крутящий момент, а для поворота перемещаемого объекта в другом направлении относительно исходного подают управляющий электрический сигнал в обмотку 3б на вторую группу бимагнитострикционных пластин, также выполненных из двух слоев, но первый слой выполнен из пермендюра К49Ф2, имеющего положительный коэффициент магнитострикции, а второй слой - из никеля, имеющего отрицательный коэффициент магнитострикции, при этом бимагнитострикционные пластины изгибаются в противоположном направлении и перемещаемый объект поворачивают в другом направлении относительно исходного состояния, в этом случае первая группа бимагнитострикционных пластин 4, 5 выполняет функцию механической нагрузки, создающей обратный крутящий момент. Таким образом осуществляется нечетное управление магнитострикционным устройством.

Использование предложенного устройства в высокоточных системах микроперемещений позволяет увеличить диапазон угловых перемещений, повысить точность позиционирования, способствует уменьшению возможности потери формоустойчивости магнитострикционного устройства угловых перемещений при значительной массе перемещаемого объекта. Это достигается за счет введения дополнительных бимагнитострикционных пластин и расположения пластин под углом друг к другу относительно их общего места соединения и обеспечения возможности уменьшения толщины бимагнитострикционных пластин.

Похожие патенты RU2292611C1

название год авторы номер документа
МАГНИТОСТРИКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ 1992
  • Грахова Л.В.
  • Грахов П.А.
  • Кусимов С.Т.
  • Тлявлин А.З.
RU2061294C1
МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ 1992
  • Грахов П.А.
  • Грахова Л.В.
  • Тлявлин А.З.
  • Кусимов С.Т.
RU2045125C1
Магнитострикционное устройство микроперемещений 1988
  • Азнабаев А.Р.
  • Грахов П.А.
  • Кусимов С.Т.
  • Тлявлин А.З.
  • Грахова Л.В.
SU1641168A1
Магнитострикционный шаговый двигатель 1980
  • Грахов П.А.
  • Кусимов С.Т.
  • Смоленков В.Ф.
  • Тлявлин А.З.
SU835287A1
Магнитострикционное устройство микроперемещений 1983
  • Тлявлин А.З.
  • Затолокин Л.Л.
  • Грахов П.А.
  • Кусимов С.Т.
SU1124821A1
Магнитострикционный шаговый двигатель угловых перемещений 1982
  • Грахов П.А.
  • Кусимов С.Т.
  • Тлявлин А.З.
SU1091792A1
Магнитострикционное устройство микроперемещений 1988
  • Грахов П.А.
  • Кусимов С.Т.
  • Тлявлин А.З.
  • Грахова Л.В.
SU1581185A1
Оптико-волоконный коммутатор 1989
  • Кузнецов Михаил Григорьевич
  • Григорьев Александр Георгиевич
  • Алибеков Рустам-Бек Каирбекович
  • Глоба Владимир Иванович
  • Очередько Борис Иванович
SU1762293A1
МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 1994
  • Азнабаев А.Р.
  • Тлявлин А.З.
  • Грахов П.А.
  • Кусимов С.Т.
RU2074456C1
Устройство микроперемещений и способ сборки и монтажа активного биморфного элемента устройства 1989
  • Кусимов С.Т.
  • Грахов П.А.
  • Тлявлин А.З.
  • Грахова Л.В.
  • Прохоров А.М.
  • Попов Н.Л.
  • Любарский С.В.
SU1612927A1

Реферат патента 2007 года МАГНИТОСТРИКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМ

Использование: как исполнительный элемент в узлах юстировки оптических элементов и коррекции кинематических цепей в станках, в оптико-механических устройствах, в системах автоматического наведения и т.д. Технический результат: увеличение диапазона угловых перемещений, повышение точности позиционирования, уменьшение возможности потери формоустойчивости при значительной массе перемещаемого объекта. Сущность: устройство содержит бимагнитострикционные пластины, закрепленные одним концом на основании, и перемещаемый объект, прикрепленный к оси устройства, образованной в месте жесткого соединения других концов бимагнитострикционных пластин. Количество пластин больше двух, они расположены радиально относительно оси устройства и образуют две группы, отличающиеся чередованием знака магнитострикционных слоев по окружности. Пластины каждой группы магнитосвязаны между собой. При подаче управляющего сигнала на первую группу бимагнитострикционных пластин перемещаемый объект поворачивают в одном направлении. При этом вторая группа бимагнитострикционных пластин выполняет функцию механической нагрузки, создающей обратный крутящий момент. Для поворота перемещаемого объекта в противоположном направлении подают управляющий сигнал на вторую группу бимагнитострикционных пластин. В этом случае первая группа пластин выполняет функцию механической нагрузки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 292 611 C1

1. Магнитострикционное устройство угловых перемещений, содержащее бимагнитострикционные пластины, закрепленные одним концом на основании, и перемещаемый объект, прикрепленный к оси устройства, образованной в месте жесткого соединения других концов бимагнитострикционных пластин, отличающееся тем, что количество бимагнитострикционных пластин больше двух, они расположены радиально относительно оси устройства и образуют две группы, отличающиеся чередованием знака коэффициента магнитострикции слоев по окружности, при этом бимагнитострикционные пластины каждой группы магнитно связаны между собой.2. Магнитострикционное устройство угловых перемещений по п.1, отличающееся тем, что количество пластин четно, их число не менее четырех и углы между всеми соседними пластинами равны.3. Способ управления магнитострикционным устройством угловых перемещений, включающий подачу управляющих сигналов на бимагнитострикционные пластины, отличающийся тем, что при подаче управляющего сигнала на первую группу бимагнитострикционных пластин перемещаемый объект поворачивают в одном направлении из исходного состояния, при этом вторая группа бимагнитострикционных пластин выполняет функцию механической нагрузки, создающей дополнительный обратный крутящий момент, а для поворота перемещаемого объекта в противоположном направлении относительно исходного подают управляющий сигнал на вторую группу бимагнитострикционных пластин и перемещаемый объект поворачивают в противоположном направлении, в этом случае первая группа бимагнитострикционных пластин выполняет функцию механической нагрузки, создающей обратный крутящий момент.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2292611C1

Магнитострикционное устройство угловых перемещений 1985
  • Грахов П.А.
  • Кусимов С.Т.
  • Тлявлин А.З.
  • Лемеш Л.В.
  • Афанасьева Н.А.
SU1384168A1
МАГНИТОСТРИКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ 1992
  • Грахова Л.В.
  • Грахов П.А.
  • Кусимов С.Т.
  • Тлявлин А.З.
RU2061294C1
Способ приготовления мыла 1923
  • Петров Г.С.
  • Таланцев З.М.
SU2004A1
ШИХТА 2006
  • Щепочкина Юлия Алексеевна
RU2312087C1

RU 2 292 611 C1

Авторы

Грахов Павел Анатольевич

Федин Андрей Владимирович

Даты

2007-01-27Публикация

2005-06-14Подача