[發(fā)明專利]一種超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器及其驅(qū)動(dòng)的高速電磁閥

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010297422.1
• 申請(qǐng)日: 2010-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102003565A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐兵;劉宇輝;李頻;李柏宏;胡桂榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航天科技集團(tuán)公司烽火機(jī)械廠
• 主分類號(hào): F16K31/06
• 分類號(hào): F16K31/06
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超磁致伸縮材料及其驅(qū)動(dòng)器裝置的應(yīng)用，屬于微驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，特別適合于用做高速電磁閥、電液伺服閥、比例閥等的驅(qū)動(dòng)裝置。

背景技術(shù)

目前高速電磁閥、電液伺服閥、比例閥等的驅(qū)動(dòng)器通常采用電磁鐵或是壓電晶體材料制作而成；對(duì)于這種液壓閥來(lái)說(shuō)，普遍存在的問(wèn)題是其響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，一般為幾個(gè)毫秒，為提高其快速響應(yīng)性需要較多的安匝數(shù)，較高的驅(qū)動(dòng)電壓，故使得線圈發(fā)熱嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，功耗大等，限制了進(jìn)一步提高其頻響。而超磁致伸縮材料(Terfemol-D)是一種新型的功能材料，在磁場(chǎng)激勵(lì)下，它能產(chǎn)生比傳統(tǒng)磁致伸縮材料(如鎳、鐵等)大幾個(gè)數(shù)量級(jí)的應(yīng)變輸出，由于其具有很大的磁致伸縮應(yīng)變、特高的儲(chǔ)能密度、響應(yīng)快、工作電壓低、穩(wěn)定性與可靠性高、線性度好等特點(diǎn)，是制作高速電磁閥、電液伺服閥、比例閥等驅(qū)動(dòng)器的理想材料。但是相對(duì)于液壓閥對(duì)閥芯的位移要求來(lái)說(shuō)，超磁致伸縮材料的磁致伸縮應(yīng)變還是太小，如果完全采用超磁致伸縮材料來(lái)達(dá)到所需要的位移則需要較長(zhǎng)的超磁致伸縮材料棒，導(dǎo)致閥的總體長(zhǎng)度較長(zhǎng)，體積過(guò)大，限制了它的實(shí)際應(yīng)用；如果采用放大機(jī)構(gòu)對(duì)微位移進(jìn)行放大，如專利號(hào)為ZL200820233841.7和專利號(hào)為CN200320110969.1的專利公布了一種通過(guò)杠桿進(jìn)行位移放大8～10的放大機(jī)構(gòu)；由于采用放大機(jī)構(gòu)進(jìn)行位移放大，故在位移放大的同時(shí)輸出力將縮小相應(yīng)倍數(shù)，故這類閥，雖然開(kāi)啟時(shí)間很短，可是復(fù)位時(shí)由于相應(yīng)的預(yù)緊力較小(一般情況下超磁致伸縮材料在預(yù)壓力大約10MPa左右時(shí)，其磁致伸縮系數(shù)到達(dá)最大，而采用棒的直經(jīng)一般在10mm左右，則相應(yīng)的彈簧預(yù)緊力只能大約為78.5N左右)，則會(huì)導(dǎo)致閥芯關(guān)閉速度下降，復(fù)位時(shí)間較長(zhǎng)。另外專利號(hào)為ZL200820233841.7和CN200320110969.1的專利，當(dāng)線圈發(fā)熱使得超磁致伸縮材料溫度升高膨脹伸長(zhǎng)時(shí)，因?yàn)闆](méi)有相應(yīng)的熱位移補(bǔ)償裝置，則使得驅(qū)動(dòng)器的初始位置會(huì)隨著超磁致伸縮材料溫度的變化而變化，從而造成閥芯位置的變化，影響閥的正常使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種輸出力和位移都較大、熱補(bǔ)償性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、使用壽命長(zhǎng)的超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器及其驅(qū)動(dòng)的高速電磁閥。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器，包括骨架、導(dǎo)磁端蓋、磁致伸縮棒、線圈、導(dǎo)磁殼體、導(dǎo)磁輸出桿、至少兩個(gè)熱補(bǔ)償管和至少兩個(gè)磁致伸縮管；所述的熱補(bǔ)償管為一中空的圓管，其中心截面為形，形的封閉端開(kāi)一圓孔，形的開(kāi)口端向外彎曲，與形的豎直邊構(gòu)成L形，每個(gè)熱補(bǔ)償管的直徑不同，但上端所開(kāi)圓孔大小相同；所述的導(dǎo)磁殼體為一中空的圓管，其中心截面為形，形的封閉端開(kāi)一圓孔，該圓孔直徑與磁致伸縮棒直徑一致，導(dǎo)磁端蓋軸向斷面設(shè)置引線孔；磁致伸縮棒安裝在直徑最小的一個(gè)熱補(bǔ)償管內(nèi)，熱補(bǔ)償管外套磁致伸縮管，磁致伸縮管外套熱補(bǔ)償管，依此類推，最外層的磁致伸縮管外面套上線圈骨架，線圈骨架上纏繞著線圈，線圈引線通過(guò)導(dǎo)磁殼體上的引線孔引出，與外部驅(qū)動(dòng)電路相連；將上述所有安裝好的部件裝在導(dǎo)磁殼體內(nèi)部，并通過(guò)導(dǎo)磁端蓋將導(dǎo)磁殼體開(kāi)口端密封，導(dǎo)磁端蓋內(nèi)表面中心突出圓柱插入所有熱補(bǔ)償管封閉端所開(kāi)圓孔中，導(dǎo)磁輸出桿安裝在導(dǎo)磁殼體封閉端所開(kāi)圓孔內(nèi)，并與安裝在導(dǎo)磁殼體內(nèi)部的磁致伸縮棒一端接觸。

所述的熱補(bǔ)償管采用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料，熱膨脹系數(shù)為11～13ppm/℃。

所述的熱補(bǔ)償管采用25Cr2MoVA。

所述的磁致伸縮棒、磁致伸縮管的材料熱膨脹系數(shù)為11～12ppm/℃。

所述的磁致伸縮棒、磁致伸縮管的材料為Terfemol-D。

所述的導(dǎo)磁端蓋上設(shè)計(jì)有加強(qiáng)筋。

一種高速電磁閥，包括上述超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器和液壓閥，液壓閥安裝在導(dǎo)磁殼體外部；所述的液壓閥包括螺堵、復(fù)位彈簧、密封圈、閥體、閥芯；

閥芯安裝在閥體的閥腔內(nèi)，閥芯與閥體之間密封，閥芯的右端與導(dǎo)磁輸出桿的左端接觸，閥芯的左端與復(fù)位彈簧接觸，復(fù)位彈簧左端安裝有螺堵；螺堵通過(guò)其上的螺紋與閥體相連接并密封；閥體與導(dǎo)磁殼體相連接，線圈通斷電時(shí)，實(shí)現(xiàn)閥體上的油口交替通斷。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果：