Магнитострикционное устройство микроперемещений Советский патент 1993 года по МПК H01L41/12 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть применено при конструировании устройств прецизионных микроперемещений.

Известно магнитострикционное устройство, содержащее консольно закрепленный на основании магнитострикционный элемент - биметаллическую пластину, один из слоев которой выполнен из магнитострикционпого материала, и обмотку намагничивания

Недостатком устройства является малый диапазон перемещений,обусловленный тем, что немагнитострикционный слой пластины не изменяет своей длины при намагничивании и не способствует прогибу пластины„

Наиболее- близким по технической СУ1ЦНОСТИ к данному изобретению явКляется магнитострикционное устрой а ство микропереме1чений, содержащее консольно закрепленный в замыкаюидем

к кожухе магнитострикционный элемент в виде биметаллической пластины и обмотку намагничивания

Биметаллическая пластина выполнена из материалов .с разными по знаку козффициентами магнитострикции, что существенно увеличивает диапазон перемещений свободного ее конца.

Недостатком устройства является малая точность микропереме1цений, обусловленная тем, что слои пластины выполнены из различных материалов.

обладаю1цих различными физическими свойствами, что может приводить к неконтролируемым перемещениям, например, при изменении температуры за счет разных коэффициентов линейного расширения материала слоев„

11ель изобретения - повышение точности микроперемещений за счет ис слючения температурной погрешности«

Поставленная цель достигается тем что в магнитострикционном устройстве микроперемещений, содержащем консольно закрепленный в замыкающем кожухе магнитострикционный элемент в виде биметаллической пластины и обмотку намагничивания, слои биметаллической пластины выполнены из одного магнитострикционного материала, но со взаимно перпендикулярными направлениями легкого намагничивания, замыкающий кожух выполнен в виде двух перекрещивающихся под прямым углом полос, расположенных по направлениям легкого намагничивания слоев биметаллической пластины, а обмотка намагничивания выполнена из двух электрически несвязанных частей, каждая из которых размещена на одной из полос кожуха, при этом биметаллическая пластина одним из углов скреплена с кожухом, а к противоположному углу подсоединен перемещаемый объект.

Выполнение слоев биметаллической пластины из одного магнитострикционного материала, но со взаимно перпендикулярной текстуровкой исключает возникновение ложного перемещения при изменении температуры, что и обеспечивает достижение поставленной цели „

На фигЛ схематически изображено устройство микроперемещений; на фиг„2 - сечение устройства по А-А; на фигс, 3 - устройство со снятой биметаллической пластиной,

Устройство содержит биметаллическую пластину 1, слои 2 и 3 которой выполнены из одного магнитострикционного материала, но со взаимно перпендикулярными направлениями легкого намагничивания, замыкающий кожух i, выполненный в виде двух перекрещивающихся под прямым углом полос 5 и 6, и выполненную из двух электрически несвязанных частей 7 и 8 обмотку намагничивания, при этом часть 7 обмотки намотана на полосу 5 кожуха, а часть S - на полосу 6„ Пластина 1

соединена в виде консоли с кожухом f одним из своих четырех углов На фиг„1 место соединения 3 пластины 1 с кожухом i обозначено штриховкой Соединение может быть осуществлено сваркой, пайкой, склеиванием и другими способами о К противоположному закрепленному на кожухе i углу пластины 1 подсоединяется перемещаемый объект (на фигЛ он не показан)

Устройство работает следующим образом. Предположим, что нйправление легкого намагничивания слоя 3 пластины 1 совпадает с осью X (сМрфиГоО а направление легкого намагничивания слоя 2 пластины 1 совпадает с осью Y При подключении части 7 обмотки намагничивания к источнику постоянного тока слой 3 пластины 1 будет намагничиваться по направлению легкого намагничивания, а слой 2 - поперек направления легкого намагничивания Так как магнитное сопротивление в направлении легкого намагничивания (слом 3) приблизительно в 20-50 раз меньше магнитного сопротивления поперек направления легкого намагничивания (слой 2), то слой 3 намагнитится приблизительно в 20-50 раз сильнее, мем слой 2, и за счет линемной магнитострикции удлинится больше, чем слой 2. Так как слои 2 и 3 пластины 1 между собой жестко соединены, то пластина 1 прогнется вокруг оси v в сторону слоя 2 и перемещаемый объект переместится (см фиГс1) относительно неподвижного угла 9 в сторону наблюдателя с При отключении части 7 обмотки намагничивания пластина 1 вернется в исходное состояние. При подключении части 8 обмотки намагничивания к источнику постоянного тока слой 3 пластины 1 будет намагничиваться поперек Направления легкого намагничивания, а слой 2 - по направлению легкого намагничивания, пластина 1 прогнется вокруг оси X в сторону слоя 3, и перемещаемый объект переместится от наблюдателя„ Величину перемещения можно регулировать изменением тока в частях 7 и 8 обмотки намагничивания

При изменении температуры пластины 1 или всего устройства из-за равенства температурных коэффициентов линейного расширения материала слоев 2 и 3 (то есть одного и того же ма териала) изгиба пластины не будет, благодаря чему исключается температурная погрешность при рабочем микроперемещении „

Проведенные расчеты показывают, что при одинаковых размерах (в расчетах длина пластины принимал . ра юй 80 мм при толщине 5 мм) в зависимости от материала слоев пластины в прототипе температурная погрешность составляет 2-3 мкм на градус, что для прецизионного устройства недопустимое

Т

.

/|1

,. 7