本发明公开了一种超磁致伸缩致动装置,通过调节激励线圈输入电流大小来控制输出位移的致动装置;外壳、碟簧、上端盖和十字形输出杆构成预紧装置;水冷腔外套筒、相变材料和带螺纹线圈骨架构成相变温控装置;带螺纹线圈骨架、出水管、水冷腔、水箱、水泵、进水管组成冷却水循环装置;上下导磁环、U形上下导磁片、导磁套、永磁体、十字形输出杆为导磁材料并与超磁致伸缩棒形成闭合磁路系统。本发明将提供偏置磁场的永磁体与导磁套合为一体,使结构更紧凑,可减小致动器的体积;结合相变温控装置和冷却水循环装置之间的配合,将致动器内部热量带到外界环境,能有效抑制热误差输出,可用于超精密加工、振动控制等领域。
1.一种超磁致伸缩致动装置,其特征在于:包括底座(1)、下导磁环(3)、U形下导磁片(4)、外壳(5)、导磁套(6)、永磁体(7)、激励线圈(8)、带螺纹线圈骨架(9)、上导磁环(10)、碟簧(11)、上端盖(12)、十字形输出杆(13)、U形上导磁片(14)、出水管(15)、相变材料(16)、超磁致伸缩棒(17)、水冷腔内套筒(18)、水冷腔外套筒(19)和进水管(23); 所述外壳(5)设置在底座(1)上,下导磁环(3)设置在底座(1)上,所述U形下导磁片(4)设置在下导磁环(3)上; 所述导磁套(6)与永磁体(7)相互交错叠加固定形成组合套,所述组合套位于外壳(5)内,所述下导磁环(3)与组合套的下端面固定,所述上导磁环(10)与组合套的上端固定;所述超磁致伸缩棒(17)竖直设置在组合套的中部,所述超磁致伸缩棒(17)的底端卡在U形下导磁片(4)的凹槽内,所述超磁致伸缩棒(17)的顶端卡在U形上导磁片(14)的凹槽,所述U形下导磁片(4)、超磁致伸缩棒(17)和U形上导磁片(14)位于水冷腔内套筒(18)内,且U形上导磁片(14)与水冷腔内套筒(18)内壁间隙配合,所述水冷腔外套筒(19)套在水冷腔内套筒(18)外,所述水冷腔外套筒(19)与水冷腔内套筒(18)之间形成一个封闭的水冷腔,所述带螺纹线圈骨架(9)套在水冷腔外套筒(19)外,所述相变材料(16)安装在水冷腔外套筒(19)与带螺纹线圈骨架(9)之间,所述激励线圈(8)缠绕在带螺纹线圈骨架(9)的外部且位于带螺纹线圈骨架(9)与组合套之间; 所述上端盖(12)设置在外壳(5)的顶部,所述十字形输出杆(13)设置在上端盖(12)与上导磁环(10)之间,所述十字形输出杆(13)由竖直输出杆和设置在竖直输出杆外圆上的支撑板组成,所述碟簧(11)套在竖直输出杆上,碟簧(11)的一端压在上端盖(12)上,碟簧(11)的另一端压在支撑板上,所述支撑板压在上导磁环(10)上,所述竖直输出杆的上端伸出上端盖(12)并与上端盖(12)间隙配合,所述竖直输出杆的下端穿过上导磁环(10)并与上导磁环(10)间隙配合,所述竖直输出杆的下端面压在U形上导磁片(14)上; 所述出水管(15)和进水管(23)分别穿过水冷腔外套筒(19)、带螺纹线圈骨架(9)和外壳(5),所述出水管(15)靠近上导磁环(10),所述进水管(23)靠近下导磁环(3),所述出水管(15)和进水管(23)的一端分别与水冷腔内连通; 所述外壳(5)、碟簧(11)、上端盖(12)和十字形输出杆(13)组合构成预紧装置; 所述水冷腔外套筒(19)、相变材料(16)和带螺纹线圈骨架(9)构成相变温控装置; 所述出水管(15)、水冷腔、水箱(21)、水泵(22)和进水管(23)组成冷却水循环装置。
2.根据权利要求1所述的超磁致伸缩致动装置,其特征在于:所述下导磁环(3)、U形下导磁片(4)、导磁套(6)、永磁体(7)、上导磁环(10)、十字形输出杆(13)和U形上导磁片(14)均为导磁材料,所述下导磁环(3)、U形下导磁片(4)、导磁套(6)、永磁体(7)、上导磁环(10)、十字形输出杆(13)、U形上导磁片(14)和超磁致伸缩棒(17)形成闭合磁路;所述底座(1)、外壳(5)和上端盖(12)为非导磁材料;所述带螺纹线圈骨架(9)采用尼龙材料制成;所述相变材料(16)采用十水硫酸钠材料。
3.根据权利要求2所述的超磁致伸缩致动装置,其特征在于:该装置还包括定位螺栓(2),定位螺栓(2)为非导磁材料;所述定位螺栓(2)从底座(1)的底部中心穿过底座(1)和下导磁环(3)并旋入U形下导磁片(4)底部设置的螺纹孔内。
4.根据权利要求3所述的超磁致伸缩致动装置,其特征在于:该装置还包括水箱(21)和水泵(22),所述进水管(23)的另一端经水泵(22)与水箱(21)内相通;所述出水管(15)的另一端与水箱(21)内相通。
5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的超磁致伸缩致动装置,其特征在于:所述外壳(5)的顶部外圆上设置外螺纹,所述上端盖(12)通过其上设置的内螺纹旋套在外壳(5)的顶部。
6.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的超磁致伸缩致动装置,其特征在于:所述组合套上端的导磁套(6)的上部以及组合套下端的导磁套(6)的下部分别在圆周方向上均布设置螺纹孔,所述下导磁环(3)通过螺钉与组合套下端的导磁套(6)固定连接,所述上导磁环(10)通过螺钉与组合套上端的导磁套(6)固定连接;所述导磁套(6)与永磁体(7)通过粘结的方式固定。
7.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的超磁致伸缩致动装置,其特征在于:所述下导磁环(3)与上导磁环(10)之间设置三个环形结构的永磁体(7),三个永磁体(7)的形状、尺寸和材料相同,且磁化方向相同。
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