Магнитострикционный привод угловых перемещений Советский патент 1984 года по МПК H01L41/12 

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к электромеханическим устройствам для угловых микроперемещений и может быть использовано в системах точных микроперемещений и микропередач различных контрольно-измерительных приборов, в оптико-механических и лазерных системах, в высокоточных системах наведения, в прецизионных станках, а также в устройствах тех областей техники, где необходимо осуществлять точные угловые перемещения.

Известен магнитострикционный привод угловых перемещений, содержащий сплощной магнитострикционный стержень, намагничивающую катущку, цилиндрический сердечник и клеммовый контакт для пропускания тока через стержень ,1.

Недостатком данного привода является то, что магнитострикционный стержень и цилиндрический сердечник являются токонесущими элементами, вследствие чего работать с этим приводом небезопасно. Кроме того, в данной конструкции имеет место скользящий контакт магнитострикционного стержня со стороны рабочего конца с цилиндрическим сердечником, а для создания циркулярной составляющей винтового магнитного поля в стержне через него необходимо пропускать ток больщой величины, что приводит к нагреву контакта. Необходимость пропускания через стержень больщого по величине тока создает трудности с созданием источника питания. К недостаткам известного привода следует также отнести низкое быстродействие, вызванное тем, что магнитострикционный стержень выполнен сплошным, и малый диапазон угловых перемещений.

Известен магнитострикционный привод угловых перемещений, содержащий магнитострикционную трубку с расположенными на ней цилиндрической и тороидальной обмотками, две втулки и замыкающий кожух 2.

Недостатком известного устройства является относительно малый диапазон угловых перёмещений.

Цель изобретения - увеличение диапа зона угловых перемещений.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитострикционном приводе угловых перемещений, содержащем магнитострикционную трубку с расположенными на ней цилиндрической и тороидальной обмотками, две втулки и замыкающий , по крайней мере одна из втулок выполнена в виде предварительно нагруженной пружины кручения, причем знак деформации соответствует знаку коэффициента магнитострикции материала трубки, а втулки жестко соединены с трубкой и кожухом.

С целью увеличения КПД привода пружина изготовлена из феромагнитного материала.

На фиг. 1 схематически изображен магнитострикционный привод угловых перемещений, разрез; на фиг. 2 - втулка, выполненная в виде упругих спиралей; на фиг. 3 - втулка, выполненная в виде двух колец, соединенных упругими пластинами; на фиг. 4 - привод с втулкой, выполненной в виде упругих пластин, вид сбоку.

Привод содержит магнитострикционную трубку 1, на которой расположены цилиндрическая 2 и тороидальная 3 обмотки, а также замыкающий кожух 4 и втулки 5 и 6, образующие замкнутый магнитопровод. Одна или обе втулки выполнены в виде предварительно нагруженных пружин из ферромагнитного материала. Обе втулки жестко соединены с трубкой 1 и кожухом 4. Конструктивно втулка (предварительно нагруженная пружина кручения) может быть выполнена в виде упругих спиралей 7, концы которых жестко соединены с кольцами 8 и 9 (фиг. 2), либо в виде колец 10 и 11, соединенных в радиальном направлении упругими пластинами 12 (фиг. 3), либо вообще без колец в виде упругих пластин 13, жестко соединенных одним концом с трубкой 1, а другим - с кожухом 4 (фиг. 4).

Устройство работает следуюи;им образом.

При подключении цилиндрической 2 и тороидальной 3 обмоток к источникам питания в магнитострикционной трубке 1 создается винтовое магнитное поле. Если левый конец трубки 1 жестко прикреплен к основанию (на фиг. 1 показано условно), то под действием винтового магнитного поля трубка 1 удлинится (для материала с положительным коэффициентом магнитострикции, например пермендюра) или укоротится (для материала с отрицательным коэффициентом магнитострикции, например никеля) вдоль направления действия магнитного поля, что приведет к повороту правого конца трубки 1 на некоторый угол.

Предварительное сжатие материала с положительным коэффициентом магнитострикции и растяжение материала с отрицательным коэффициентом магнитострикции увеличивает линейную магнитострикцию, что и использовано в изобретении.

Для увеличения диапазона угловых перемещений привода одна или обе втулки выполнены в виде предварительно нагруженноой пружины кручения. Этим создается кру тящий момент, который сжимает или растягивает (в зависимости от знака коэффициента магнитострикции материала) трубку 1 вдоль направления действия магнитного поля. Величина напряжения в трубке должна

быть 90-110 Н/мм. За счет этого удается увеличить диапазон угловых перемещений выходного конца привода примерно в 1,5 разе по сравнению с прототипом.

8

фиг. 2 фиг.

Выполнение втулок-пружин из ферромагнитного материала уменьшает магнитноое сопротивление магнитной цепи, чем увеличивается КПД устройства. 01/г

1. МАГНИТНОСТРИКЦИОННЫЙ ПРИВОД УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ, содержащий магнитострикционную трубку с расположенными на ней цилиндрической и тороидальной обмотками, две втулки и замыкающий кожух, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона угловых перемещений, по крайней мере одна из втулок выполнена в виде предварительно нагруженной пружины кручения, причем знак деформации сооответствует знаку коэффициента магнитострикции материала трубки, а втулки жестко соединены с трубкой и кожухом. 2. Привод по п. 1, оотличающийся тем, что, с целью увеличения КПД привода, пружина изготовлена из ферромагнитного материала. (П 00 ел