[發(fā)明專利]Terfenol-D薄片驅(qū)動的磁致伸縮式復合懸臂梁

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310081071.4
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103145087A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧全國;陳定方;趙亞鵬;劉德輝;曹清華;趙冉;唐剛;祝志芳;曾彬
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌工程學院
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁致伸縮式復合懸臂梁，特別是一種Terfenol-D薄片驅(qū)動的磁致伸縮式復合懸臂梁。

背景技術(shù)

復合懸臂梁是將功能材料與彈性基片進行復合而成的一種器件，可應用于振動主動控制、精密驅(qū)動機構(gòu)、力傳感、光反射等領(lǐng)域中。目前復合懸臂梁主要采用壓電材料、Galfenol合金和超磁致伸縮薄膜作為驅(qū)動功能材料，但是壓電材料、Galfenol合金和超磁致伸縮薄膜變形量小、功率密度較低，限制了其在較大功率場合的使用。

稀土超磁致伸縮材料Terfenol-D，廣泛用于聲納系統(tǒng)、大功率超聲器件、精密控制系統(tǒng)、各種閥門、驅(qū)動器等，是一種具有廣闊發(fā)展前景的稀土功能材料。

發(fā)明內(nèi)容

??本發(fā)明的目的是提供一種具有高功率密度、輸出變形大、響應速度快特點的Terfenol-D薄片驅(qū)動的磁致伸縮式復合懸臂梁。

本發(fā)明的Terfenol-D薄片驅(qū)動的磁致伸縮式復合懸臂梁，包括導磁殼體、導磁端蓋、非導磁線圈骨架，導磁殼體、導磁端蓋、非導磁線圈骨架均為圓形軸對稱結(jié)構(gòu)，導磁殼體一端密封，另一端開口，開口端上安裝導磁端蓋，非導磁線圈骨架設(shè)在導磁殼體內(nèi)，非導磁線圈骨架上繞有線圈，導磁端蓋及非導磁線圈骨架均設(shè)有中心軸孔，平直的非導磁彈性基片設(shè)置于非導磁線圈骨架中心軸孔內(nèi)的中心軸線上，其一端固定在導磁殼體的端部，另一端穿過導磁端蓋的中心軸孔為自由懸臂；Terfenol-D薄片間隔地粘接在非導磁彈性基片上。

所述非導磁彈性基片的材料包括銅、鋁或不銹鋼；所述非導磁線圈骨架的材料包括銅、鋁、不銹鋼或塑料。

本發(fā)明的Terfenol-D薄片驅(qū)動的磁致伸縮式復合懸臂梁的工作原理是，Terfenol-D薄片在通電的線圈磁場中沿軸向伸長，驅(qū)動非導磁彈性基片彎曲變形；非導磁彈性基片的彎曲度隨Terfenol-D薄片的伸長量增加而增大，Terfenol-D薄片的伸長量隨線圈的磁場強度增大而增加。Terfenol-D薄片在線圈斷電、磁場消失后，恢復到通電前的原長，非導磁彈性基片也復原到通電前的平直狀態(tài)。

本發(fā)明的Terfenol-D薄片驅(qū)動的磁致伸縮式復合懸臂梁的有益效果是：

1、采用稀土超磁致伸縮材料Terfenol-D薄片為驅(qū)動材料，具有輸出變形大、響應速度快、功率密度高等優(yōu)點，由于Terfenol-D材料脆性大，如果將一整片長條形Terfenol-D薄片粘接于彈性基片上，則彈性基片發(fā)生大撓度彎曲時，易使Terfenol-D材料脆裂，故本發(fā)明揚Terfenol-D材料之長、避其脆性之短，采用多片Terfenol-D薄片間隔地粘接于彈性基片上。

2、與現(xiàn)有的壓電材料、Galfenol合金和超磁致伸縮薄膜驅(qū)動的懸臂梁相比具有更高的功率密度，輸出變形大、響應速度快。

3、?Terfenol-D薄片復合懸臂梁在激勵的磁場中，產(chǎn)生頻率、幅值可控的振動，從而可應用于振動主動控制、精密驅(qū)動機構(gòu)、光反射等需要較大功率的領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為非導磁彈性基片與Terfenol-D薄片粘接后的俯視圖。

圖3為線圈通電后懸臂梁彎曲變形圖。

圖4為將Terfenol-D薄片粘接于非導磁彈性基片下表面的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

一種Terfenol-D薄片驅(qū)動的磁致伸縮式復合懸臂梁，包括導磁殼體2、導磁端蓋1、非導磁線圈骨架3，導磁殼體2、導磁端蓋1、非導磁線圈骨架3均為圓形軸對稱結(jié)構(gòu)，導磁殼體2一端密封，另一端開口，開口端上安裝導磁端蓋1，非導磁線圈骨架3設(shè)在導磁殼體2內(nèi)，非導磁線圈骨架3上繞有線圈4，導磁端蓋1及非導磁線圈骨架3均設(shè)有中心軸孔，平直的非導磁彈性基片5設(shè)置于非導磁線圈骨架3中心軸孔內(nèi)的中心軸線上，其一端固定在導磁殼體2的端部，另一端穿過導磁端蓋1的中心軸孔為自由懸臂；Terfenol-D薄片6間隔地粘接在非導磁彈性基片5上。如圖1和圖3，Terfenol-D薄片6間隔地粘接在非導磁彈性基片5上表面。如圖4?，Terfenol-D薄片6間隔地粘接在非導磁彈性基片5下表面。