Магнитострикционный привод линейных перемещений

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 389978

Союз Советскмк

Соцмалмстмческмк

Рес ублмк (6I ) Дополнительное к авт. сеид-ву

3 (22) Заявлено 13.02.80(21) 2886566/25-28 (5! ) М. Кл. с присоединением заявки № (23) Приоритет

F 16 H 21/04

В 23 О 5/00

3Ъоударотоенный комитет

СССР но делам нза6ретеннй и открытий

Опубликовано 15.12.81 Бюллетень № 46 (53 ) УД К 621. 837. (088.8) Дата опубликования описания 17. 12.81.

Н. М. Валясников, В. В. Куинджи и B. А. Кузьмин (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ПРИВОД ЛИНЕЙНЫХ

ПЕ РЕМЕШЕНИЙ

Изобретение относится к машиностроению, а именно к приводам малых линей- . ных перемещений, в частности магнитострикционных.

Известен магнитострикционный привод линейных перемещений, содержащий катуш. ку, создающую магнитное поле, элемент, линейно перемещаемый под воздействием магнитного поля, выполненный в виде одной или нескольких биметаллических плас о тин или дисков, один из металлов которых обладает магнитострикционными свойствами, а другой не обладает ими jl)

Наиболее близким по технической сущ15 ности и достигаемому результату к предлагаемому является магнитострикпионный привод линейных перемещений, содержащий опорную плиту с закрепленным на ней стаканом из материала с отрииательной маг20 нитострикцией, стержень из материала с положительной магннтострикцией, соединенный со стаканом посредством замыкающей пластины и намагничиван тпук катуш,ку. Замыкающая пластина выполнена в форме диска t2J;

Недостатком магнитострикционного привода таких конструкций является выделение большого количества тепла за счет повышенного количества потребляемой мощности, обусловленное тем, что для осушествления перемещения при подаче необходимо пропускать через намагничивающую катушку токи значительной величины, что приводит к выделению большого количества тепла и в некоторых случаях является нарушением режима работы устройств. Значительное выделение тепла намагничиваюшей катушки приводит к изменению температуры, а следовательно, и линейных размеров узлов машины. К недостаткам устройства следует отнести также выполнение активных элементов в форме сплошного диска, вследствие чего часть изгибающего (. момента расходуется на преодоление сил деформации диска, а линейное удлинение активного элемента уменьшается. Кроме того, недостатком устройства является

3 889978 сравнительно большие его габариты. В некоторых устройствах необходимо получить максимальную подачу при сравнительно небольших габаритах магнитостриктора.

Например, существующие конструкции делительных машин для нарезания дифрак-, ционных рец еток позволяют применять в них магнитострикционные устройства длиной не более 100 мм, поскольку магнитостриктор располагается в ограниченной по габаритам зоне между главным винтом, гайкой и кареткой делительной машины.

Пель изобретения — уменьшение выделения тепла за счет уменьшения потреб-. ляемсй мощности при сохРанении величины линейного перемещения.

Указанная цель достигается тем, что в известпом магнитострикционном приводе линейных перемещений, содержащем опорную плиту с закрепленным на ней стаканом из материала с отрицательной магнитострикцией, стержень из материала с положительной магнитострикцией, соединенной со стаканом посредством замыкающей пластины и намагничиваюшую катушку, эа» мыкающая пластина выполнена бимагнитострикционной в форме крестовины, обрашенной к стакану и стержню элементом с положительной магнитострикцией, при этом намагничивающая катушка выполнена многосекционной, между соседними секциями . которой установлены дисковые эамыкатели магнитного потока.

На чертеже представлен магнитостриктор линейных перемещений.

На опорной плите l закреплен стакан

2 иэ материала с отрицательной магнитострикцией. Стержень 3 из материала с положительной магнитострикцией соединен с:о стаканом 2 посредством замыкающей пластины 4, выполненной бимагнитострикциоцной в форме крестовины, обращенной к стакану и стержню элементом 5 с положительной магнитострикцией. Внутри стакана 2 помещена намагничивающая кату ц- 45 ка 6, выполненная магнитосекционной между соседними секциями 7, 8 и 9, которой . соответственно установлены дисковые замыкатели 10 и 11 магнитного потока.

Магнитострикционный привод линейных перемещений работает следуюшим образом.

Через намагничивающую катушку 6 пропускают электрический ток, который создает магнптиые потоки, замнкающиеся 55 через стакан 2, опорную плиту 1. r.тержень 3, дц<:ковые -замыкатели 10 и ) 1 и замыкающую би ;и нитострикциопную пл. стину 4, при этом стержень 3 переме цается в сторону опорной плиты 1 под суммарным воздействием трех элементов, а именно за счет удлинения самого стержня 3, так как он выполнен иэ материала с положительной магнитострикцией, за счет сокрашения линейных размеров стакана 2, выполненного из материала с отрицательной магнитострикцией, и за счет прогиба биметаллической замыкающей пластины 4, обращенной к стержню элементом 5 с положительной магнитострикцией. Вследствие чего для получения требуемой величины подачи какого-либо рабочего элемента, например каретки делительной машины, через катушку 6 магнитострикционного привода можно будет пропустить электрический ток меньшей силы, чем при использовании магнитострик4 ционных приводов известных конструкций.

Линейное перемещение стержня 3 и стакана 2 увеличивается также за счет наличия дисковых магнитных эамыкателей 10 и

11, так как они способствуют уменьшению магнитосопротивления устройства.

Катушку магнитострикционного привода выполняют многосекционной с установкой между секциями 7, 8 и 9 дисковых замыкателей 10 и 11 магнитного потока. Магнитный поток, проходяший по цепи, содержашей стакан 2 и стержень 3, можно заисать

1 и. =у - е„

L — - -р— где F= 2 < — магнитодвижущая сила;

Э - сила тока; — число витков в обмотке катушки 6 индуктивности; .,С„,р длина, площаць и магнитная

1) 1 проницаемость соотвественно различных элементов магнитной цепи.

С другой стороны, магнитный поток, проходяший через любой магнитострикционный элемент, например стержень 3, можно представить в виде ф=Я„.Ь„.=,и„, н,, S„., где Н,  — напряженность магнитного

1 1 поля и магнитная индукция для данного элемента.

Делая допущения об отсутствии рассеивания магнитного потока в воздухе, однородности его по всему объему магнитострикционных элемнетов, а также пренебрегая магнитным сопротивлением торцовых сторон магнитострикцпонногv привода, приравнивая оба вышепри еп пшлх тъгражеDQ ния для м<тгтнггll< >г< поток», получим и,lРаженне Р Н I ц 5 Р .>- — -), 1 - . 1

/4j Бj ), Т,Т < где 8 - апина стакана 2. (равная длине стержня 3), магшп-ная проницаеloca.b материала, плошадь и напряженность магнитного потока стержня 3;

$<)Ä5 — магнитная проницаемость н пло.шадь стакана 2;

5„,5 - магнитное сопротивление стержня 3 и стакана 2 соответственно.

Из приведенной формулы видно, что для получения в заданном элементе магнитной цепи напряженности магнитного поля при заданном числе витков обмотки по обмотке необходимо пропускать ток тем больший, чем больше длина магнитострикционного привода. При выполнении катушки 6 секционной с установкой замыкателей 10 и 11 сила тока, пропускаемая по обмотке, определяется нс обшей длиной магнитострикционного привода, а длиной одной секции катушки, за счет чего и происходит ее ограничение.

Аналогичная закономерность действительна и для биметаллического торцового магнитострикционного элемента. Поскольку выделяемая магнитострикционного привода тепловая энергия пропорциональна квадрату силы тока т, то ограничение ее в несколько раз (3-4 ) сушественно сказывается на температурном режиме работы устройства с магт.итострикционным приводом малых подач, Использование предлагаемого изобретения обеспечивает повышение точности работы приборов и механизмов с магнитоc l 1<<<кпноетн?<1м и(<и троном малых ттодач за счет уменьш EIIIR выделения тепла при ра» боте привода и увеличение рабочего диапазона магттитострикпионтптх приводов малых ттодач.

Формула изобретения

1. Магнитострикционный привод линейных перемешений, содержащий опорную плиту с закрепленным на ней стаканом Н3 материала с отрицательной магнитострикцией, стержень из материала с положительной магнитострикцией,- соединенный со стаканом посредством замыкающей пластины, и намагничиваюшую катушку, о тли чаюшийсятем, что, сцелъю уменьшения выделения тепла за счет уменьшения потребляемой мощности при сохранении величины линейного nepeMeme-. ния, замыкающая пластина выполнена бимагнитострикционной в форме крестовины, обращенной к стакану и стержню элементом с положительной магнитострикцией.

2. Приводпоп.1, отличаюш и Й с я тем, что намагничиваюшая катушка выполнена многосекционной, между соседними секциями которой установлены дисковые замыкатели магнитного потока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 164761, кл. В 23 Я 5/08, 1963.

2. Михайлов О. П. и др. Магнитострикционный компенсатор износа алмазного инструмента. Научно-технический реферативный сборник. Алмазы, 1971, ¹ 8, с. 21-25 (прототип ), И!1111! 111:4< кап 1 О!335/ >8 Тираж 1 00 1 !nil! iè