[發明專利]基于相變水冷溫控原理的超磁致伸縮微位移驅動器

無效

• 申請號: 200710069427.7
• 申請日: 2007-06-19
• 公開（公告）號: CN101119082A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 鄔義杰;徐君;葛榮杰;趙章榮;周剛;冷洪濱
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/04;B06B1/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及驅動裝置，尤其是涉及一種基于相變水冷溫控原理的超磁致伸縮微位移驅動器。

背景技術

微位移驅動器在超精密加工、機器人、流體機械、振動控制、聲納系統等領域獲得了廣泛的應用，目前應用較多的類型主要有機械式、液壓式和壓電式等。機械式和液壓式驅動器頻響較低，輸出力較小，輸出位移難以滿足高精度要求；壓電驅動器雖然位移分辨率和頻響均比較高，但出力較小，易產生電擊穿，并會產生漂移現象。超磁致伸縮微位移驅動器具有大位移、強力、快響應、高可靠性、低壓驅動等優點；但作為一種電(磁)機換能器，超磁致伸縮微位移驅動器能量利用率較低，除了一部分轉化為機械能輸出外，大部分能量以熱能方式散發掉。由于驅動器內部空間封閉，散熱性能差，特別是在高頻大電流工作狀態下，溫度將快速上升，熱誤差顯著，但現有技術對驅動器熱誤差補償過于復雜，實現困難。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于相變水冷溫控溫控原理的超磁致伸縮微位移驅動器，通過電流來控制輸出位移的驅動裝置，并通過相變溫控裝置和水冷循環裝置之間的配合，將驅動器內部熱量帶到外界環境，實現抑制驅動器溫升和熱誤差輸出，提高輸出位移控制精度。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：包括底座、超磁致伸縮棒、相變內套筒、相變材料、相變外套筒、線圈骨架、輸出管、外殼、十字形輸出頂桿、預壓彈簧、上端蓋、預壓螺母、驅動線圈、輸入管、水泵和水箱。在底座中心小凸臺上裝有超磁致伸縮棒和十字形輸出頂桿，在超磁致伸縮棒和十字形輸出頂桿下直桿外，從內向外依次裝有相變內套筒、相變材料和相變外套筒；在相變外套筒外裝有繞制驅動線圈的線圈骨架和外殼，相變外套筒和線圈骨架之間形成冷卻水室；線圈骨架上部接輸出管與水箱和冷卻水室相通，線圈骨架下部接輸入管經水泵與水箱和冷卻水室相通；十字形輸出頂桿上直桿裝有預壓彈簧和預壓螺母，外殼的上端蓋、預壓彈簧和預壓螺母構成組合預壓裝置。

本發明與背景技術相比具有的有益效果是：驅動器結構簡單，驅動電流較小(2～4A)，工作穩定，頻響特性好(可達2000Hz)；結合了相變溫控技術和水冷溫控技術的優點，能實施長時間溫控，無需建立復雜的數學模型，能有效抑制熱誤差輸出，位移輸出控制精度可達到亞微米級甚至更高，并且能適應各種惡劣的工作環境。本發明體積小、重量輕、輸出力大、位移精度高，能抑制熱變形對驅動器輸出位移的影響，可用于超精密加工、振動控制等領域。

附圖說明

附圖是本發明的結構原理示意圖。

圖中：1.底座，2.超磁致伸縮棒，3.相變內套筒，4.相變材料，5.相變外套筒，6.線圈骨架，7.輸出管，8.外殼，9.十字形輸出頂桿，10.圓柱形彈簧，11.上端蓋，12.預壓螺母，13.驅動線圈，14.輸入管，15.水泵，16.水箱，17.冷卻水。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如附圖所示，本發明包括底座1、超磁致伸縮棒2、相變內套筒3、相變材料4、相變外套筒5、線圈骨架6、輸出管7、外殼8、十字形輸出頂桿9、預壓彈簧、上端蓋11、預壓螺母12、驅動線圈13、輸入管14、水泵15和水箱16；在底座1中心小凸臺上裝有超磁致伸縮棒2和十字形輸出頂桿9，在超磁致伸縮棒2和十字形輸出頂桿9下直桿外，從內向外依次裝有相變內套筒3、相變材料4和相變外套筒5；在相變外套筒5外裝有繞制驅動線圈13的線圈骨架6和外殼8，相變外套筒5和線圈骨架6之間形成冷卻水室；線圈骨架6上部接輸出管7與水箱16和冷卻水室相通，線圈骨架6下部接輸入管14經水泵15與水箱16和冷卻水室相通；十字形輸出頂桿9上直桿裝有預壓彈簧和預壓螺母12，外殼8的上端蓋11、預壓彈簧和預壓螺母12構成組合預壓裝置。

相變內套筒3、相變材料4和相變外套筒5構成相變溫控裝置，其中相變材料如六水氯化鐵晶體、十水硫酸鈉等。

相變外套筒5、線圈骨架6、輸出管7、輸入管14、水泵15和水箱16組成冷卻水循環裝置。

所述的預壓彈簧為圓柱形彈簧10或碟形彈簧。

通過調節由輸出頂桿9、預壓彈簧10、上端蓋11和預壓螺母12構成的組合預壓裝置，可對超磁致伸縮棒2施加不同的預壓力，使超磁致伸縮棒2處于較佳的工作條件下。在輸入電流的作用下，驅動線圈13將產生驅動磁場，使超磁致伸縮棒2長度發生變化。由于底座1對超磁致伸縮棒2有支撐作用，所以超磁致伸縮棒2的長度改變量將通過輸出頂桿9對外輸出，表現為超磁致伸縮微位移驅動器的位移輸出。