Магнитострикционный преобразователь Советский патент 1981 года по МПК H04R15/00 B06B1/08 

(54) МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике, машиностроению и может быть использовано в качестве привода рабочих органов металлорежущих станков. Известен магнитострикционный преобразователь , содержащий два контакт рующих рабочих тела, одно из которых вьшолнено из магнитострикционного материала и помещено в магнитное поле 11 . Недостатками этого преобразователя являются чувствительность и сложность его конструкции, вызванная необходимостью целого ряда вспомогательных элементов. Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является магнитострикционный преобразователь, состоящий из двух контактирующих рабочих тел-, одно из которых выполнено из пассивного, а другое из активного магнитострикционного материала, снабженного обмоткой возбуждения и закрепленного на основании 2 Однако этот преобразователь имеет мгшую амплитуду колебаний вследствие того, что только изменение Линии рабочего тела, выполненного из магни тострикционного материала, прёобразуется в относительное смещение двух рабочих тел. Целью изобретения является увеличение амплитуды колебаний магнитострикционного преобразователя.. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь введены, пружины, закрепленные одним концом на основании, а другим на теле из пассивного материала, при этом контактирукядие поверхности рабочих тел выполнены коническими с углом полуконуса eL , лежащем в пределах .90, где cLre - УГОЛ трения. На фиг. 1 изображен предлагаемый преобразователь, общий вид; на. фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1. Преобразователь содержит пассивное рабочее тело в виде корпуса 1 с конической расточкой, активное магнитострикционное тело 2, выполненное в виде конического стержня с углублениями на его поверхностях и лысками 3, помещенного в расточку корпуса 1, и прикрепленного к основанию пружины 4, прижимающие пассивное тело - корпус 1 к активн у 14агнитострикционному 2 и созлающие некоторый натяг в соединении корпуса 1 и магнитостриктора 2.

В углублениях, выполненных на поверхности активного тела 2, помещена электрическая обмотка 5, подключенная к источнику питания. Пружины 4 одним концом прикреплены к пассивному телу 1, ei другим - к основанию. Активное.тело 2 выполнено из материала, обладающего магнитострикционными свойствами, например никеля, а пассивное 1 - из материала, не обладающего магнитострикционными свойствами, например стали, В стык между телами 1 и 2 введена смазка, обеспечивающая коэффициент трения между ними меньше 0,1. У гол d. полуконуса соединени:я тел 1 и 2 выбран больше его угла трения, например 6°.

Такое соотношение между углом полуконуса и углом трения, а также наличие пружин 4 обеспечивает реверсивную.работу магнитострикционного преобразователя,

, Магнитострикционный. преобразователь ,работает следующим образом.

Увеличивают напряжение питания электрической обмотки 5, например на & и 100 В. Это приводит к увеличению напряженности магнитного поля, образуемого электрической обмоткой 5.

Размеры пассивного тела 1 при этом не меняются, а размеры магнитостриктора 2 меняются. Из-за отрицательной магнитострикции никеля, из которого выполнен магнитостриктор, длина его уменьшается, а диаметр увеличивается вследствие известной связи между продольными и поперечными деформациями в твердых телах.

Благодаря тому, что контактирующи поверхности пассивного 1 {J активного 2 преобразователя рабочих тел выполнены коническими, увеличивающийся ди.метр активного тела 2, повышает натя в соединении конических контактирующих поверхностей, и, не деформируя и вследствие превышения угла полуконус углом трения, перемещает пассивное тело 1 в осевом направлении,деформи. руя пружины 4, Причем величина смещения 0 определяется выражением .

,-«-сЛа , (О

где Л - перемещение пассивного тела 1 относительно магнитостриктора 2, вызванное уменьшением длины активного тела 2;

( перемещение пассивного тела 1 .относительно активного 2, вызванное увеличением диаметра последнего,

Таким образом, в предлагаемом магнитострикционном преобразователе перемещение пассивного тела 1, вызванное изменением напряженности магнитного поля путем изменения напряжения на электрической обмотке 5 питания, формируется изменяющимся осевым размером активного тела 2 (длиной) и его диаметром.

Если предположить, например, что угол полуконуса соединения выбран равным б, а длина и диаметр активного Тела 2 выбраны равными, то при изменении напряжения в электрической обмотке питания, длина активного тела 2 уменьшае.тся на дх, а диаметр, с учетом коэффициента Пуассона yttaO,35, увеличивается на величину 0,35 х.

В соответствии с (1)

(Х лх .ctg.,5AX,

т.е, амплитуда предлагаемого преобразователя увеличивается в 2,5 раэа.

Формула изобретения

Магнитострикционный преобразователь, состоящий из двух механических контактирую1цих тел, одно из которых выполнено.из пассивного, а другое из активного магнитострикционного материала, снабженного обмоткой возбуждения и закрепленного на основании, отличающийся тем, что, с целью увеличения амплитуды колебаний, в него введены пружины, закрепленные одним концом на основании, а другимна теле из пассивного материала, при этом контактирующие поверхности рабочих тел выполнены коническими с углом полуконуса cL , лежащем в пределах А где 4- тр - угол трения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2,Пуш , Малые перемещения в станках, Машгиз, 1961, с, 105-109.