[實用新型]稀土超磁致柔性鉸鏈微位移復合運放伸縮換能器

有效

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• 申請日: 2014-12-16
• 公開（公告）號: CN204258660U
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設計）人: 陳爽;周杰;趙錄東;田昊
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/04
• 代理公司: 贛州凌云專利事務所 36116
• 代理人: 曾上;盧和炳

技術領域

本實用新型屬于精密加工、精密控制領域，具體地說，涉及一種稀土超磁致柔性鉸鏈微位移復合運放伸縮換能器。

背景技術

基于電—磁—力—熱多物理場能量轉(zhuǎn)換功能材料的換能器是目前電工學領域中最具科學意義和前景的換能器。其中最具活力與代表性的有：溫控或磁控形狀記憶合金換能器、壓電陶瓷換能器、超磁致伸縮換能器。近幾十年來，絕大多數(shù)的換能器都采用壓電材料制成，壓電材料具有較高的機電耦合系數(shù)、高頻介電損失相對較小、成本低、制備容易等優(yōu)點。然而與壓電材料相比，稀土超磁致伸縮材料(Terfenol-D)具有更為優(yōu)異的特性：1)磁致伸縮應變值大，比鎳大40—50倍，比壓電陶瓷(PZT)大3-8倍。2)能量密度高，比鎳大400-500倍，比壓電陶瓷大10-14倍。3)機電耦合系數(shù)大，可利用換能器的寬帶高效工作。4)輸出力大、聲速低，有利用小型化設計。5)居里點溫度高，換能器可靠性高。6)響應速度極高，可重復性好。

基于上述的物理屬性和性能特點，超磁致伸縮材料(Terfenol-D)在大功率換能器，聲吶、液壓元件、流體控制、精密位置伺服、主動減震、結構無損傷探傷和健康檢查、能量采集、航空航天等多個工程領域顯示出來了良好的應用前景。目前在國際上日本學者、美國Great?plians公司研制了稀土超磁致噴射閥，德國E.Qt.andt等人研制了懸臂梁式超磁致伸縮薄膜微型閥等都在實踐應用中獲得成功。在國內(nèi)具有代表性的有氣動噴嘴—擋板伺服閥、脈沖噴射開關閥等也都獲得一定的認可。

現(xiàn)階段國內(nèi)外稀土超磁致伸縮換能器都是稀土超磁致材料的單端輸出位移、力，而另一端用螺塞壓緊固定，并通過螺塞調(diào)節(jié)預緊力，采用內(nèi)置式杠桿放大機構進行位移放。這種構造雖然方便調(diào)節(jié)稀土超磁致伸縮棒的預緊力，微位移放大結構體積較小，但是最大的缺點的是稀土超磁致伸縮棒的預緊端會承受周期性載荷，產(chǎn)生附加振動，降低換能器效率和整機疲勞壽命,內(nèi)置微位移放大機構放大系數(shù)普遍偏小，失效不易更換，內(nèi)部單腔換熱控溫不穩(wěn)等都極大地限制了換能器的實踐應用與推廣。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種稀土超磁致柔性鉸鏈微位移復合運放伸縮換能器，克服現(xiàn)有稀土超磁致伸縮換能器附加振動大、能量轉(zhuǎn)化效率低、輸出位移偏小、溫控不穩(wěn)定等缺陷。

本實用新型的技術方案：一種稀土超磁致柔性鉸鏈微位移復合運放伸縮換能器，包括機架，安裝于機架上的稀土超磁致伸縮雙向輸出換能器、平面八連桿式全柔性微位移放大機構；所述的稀土超磁致伸縮雙向輸出換能器包括殼體，在殼體的兩端分別安裝有左端蓋、右端蓋，左端蓋、右端蓋與殼體的連接處布置有預壓力調(diào)整墊片，在左端蓋、右端蓋的中心通孔上分別設置有可滑動的推桿；在殼體內(nèi)固定有一個“工字形”的中空線圈骨架，線圈骨架的中空部分布置有一個隔磁套，隔磁套與線圈骨架之間形成內(nèi)側環(huán)形油冷腔，同時兩端的連接處分別布有兩個反向放置的唇型密封圈，并輔以密封膠密封；在隔磁套內(nèi)布置有一個稀土超磁致伸縮棒，稀土超磁致伸縮棒的兩端分別設置一個永磁體，永磁體的外端布置有一變幅桿，在永磁體與變幅桿之間設置一個傳力球，在變幅桿的外端布置有一杠桿式柔性鉸鏈放大器，變幅桿通過預載彈簧與杠桿式柔性鉸鏈放大器連接，左右兩個杠桿式柔性鉸鏈放大器外端分別與左右推桿的里端接觸；在線圈骨架上布置有線圈，線圈的外側繞制有外側油冷環(huán)管，外側油冷環(huán)管和內(nèi)側環(huán)形油冷腔分別與布置在殼體上的冷卻進油管、冷卻出油管連通；

所述的平面八連桿式全柔性微位移放大機構包括與稀土超磁致伸縮雙向輸出換能器的左端蓋上的推桿連接的左輸入桿、與稀土超磁致伸縮雙向輸出換能器的右端蓋上的推桿連接的右輸入桿，左輸入桿、右輸入桿的一端分別與第一柔性連接桿、第四柔性連接桿的一端鉸接，第一柔性連接桿、第四柔性連接桿的另一端鉸接于機架上，左輸入桿、右輸入桿的另一端分別與第二柔性連接桿、第三柔性連接桿的一端鉸接，第二柔性連接桿、第三柔性連接桿的另一端與位移輸出桿鉸接。

所述的杠桿式柔性鉸鏈放大器的結構為：在環(huán)型支架的徑向均布四條懸臂式杠桿，杠桿與環(huán)型支架的連接為圓弧型柔性鉸鏈連接，在每條杠桿上設置有一個受力支座，受力支座與杠桿連接處設置有預載彈簧卡口。