Магнитострикционный привод линейных перемещений

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯМ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 889978 Союз СоветскмкСоцмалмстмческмкРесяублмк(23) ПриоритетОпубликовано 15.12.81 Бюллетень46 16 Н 21/04В 23 О 5/00 3 Ъоударотоенный комитет СССР но делам изобретений и открытий. (088,8) Дата опубликования описания 17. 12.81.(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 пол воздействием магнитного поля, выполненный в виде одной или нескольких биметаллических плас 1 О тин или дисков, один из металлов которых обладает магнитострикционными свойствами, а другой не обладает ими 11Наиболее близким по технической сущ 15 ности и достигаемому результату к предлагаемому является магнитострикпионный привод линейных перемещений, солержащий опорную плиту с закрепленным на ней стаканом из материала с отрицательной маг 20 нитострикцией, стержень из материала с положительной магннтострикцией, соединенный со стаканом посредством замыкающей пластины и намагничиван тпук катуш,ку, Замыкающая пластина выполнена в форме диска 21;Недостатком магнитострикционного привода таких конструкций является выделение большого количества тепла за счет повышенного количества потребляемой мощ. ности, обусловленное тем, что для осуществления 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 изгибающегос.момента расходуется на преодоление сил деформации диска, а линейное удлинение активного элемента уменьшается. Кроме того, недостатком устройства является3 889978сравнительно большие его габариты, В некоторых устройствах необходимо получитьмаксимальную подачу при сравнительнонебольших габаритах магнитостриктора.Например, существующие конструкции делительных машин для нарезания дифрак-,ционных рецеток позволяют применять вних мвгнитострикционные устройства длиной не более 100 мм, поскольку магнитостриктор располагается в ограниченнойпо 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, чтов известпом магнитострикционном приводелинейных перемещений, содержащем опорную плиту с закрепленным на ней стаканом иэ материала с отрицательной магнитострикцией, стержень из материала с положительной мвгнитострикцией, соединенной со стаканом посредством замыкающейпластины и намвгничивающую катушку, замыкающая пластина выполнена бимвгнитострикционной в форме крестовины, обращенной к стакану и стержню элементом сполджительной мвгнитострикцией, при этомнамагничивающвя катушка вынопнена многосекционной, между соседними секциями .которой установлены дисковые эамыкатели магнитного потока. 50 На чертеже представлен мвгнитостриктор линейных перемещений.На опорной плите 1 закреплен стакан 2 иэ материала с отрицательной магнитострикцией. Стержень 3 из материала с положительной мвгнитострикцией соединен со стаканом 2 посредством замыкающей пластины 4, выполненной бимагнитострикционной в форме крестовины, обращенной к стакану и стержню элементом 5 с положительной магнитострикцией. Внутри стакана 2 помещена намагничивающая катуц ка 6, выполненная магнитосекционной между сосепчими секциями 7, 8 и 9, которой . соответственно установлены дисковые замыкатели 10 и 1 1 магнитного потока.1 Мвгнитострикционный привод линейных перемещений работает следующим образом.Через намагничиввющую катушку 6 пропускают электрический ток, который создает магцптцые потоки, замыкающиеся 55 через стакан 2, опорную плиту 1. стержень 3, дисковые замыквтели 10 и 31 и замыкающую би лагццтострикциопцую цластину 4, при этом стержень 3 перемешается 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 сокращения 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 дели- тельной машины, через катушку 6 магнитострикционного привода можно будет пропустить электрический ток меньшей силы, чем при использовании магнитострик 4 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 магнитосопротивленияустройства.Катушку магнитострикционного привода выполняют многосекционной с установкой между секциями 7, 8 и 9 дисковых замьлкателей 10 и 11 магнитного потока. Магнитный поток, проходящий по цепи, содержащей стакан 2 и стержень 3, можно за- исать 1 с,ф=у -егде Р=2- магнитодвижущая сила;Э - сила тока;- число витков в обмотке катушки 6 индуктивности;1,С,/с- длина, площаць и магнитная11 1проницаемость соотвественно различных элементовмагнитной цепи,С другой стороны, магнитный поток, проходящий через любой магнитострикционныйэлемент, например стержень 3, можнопредставить в видеф=бЬ,:)и, н 5.,где Н, В - напряженность магнитногополя и магнитная индукциядля 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 магнитострикцпоццюго привода,приравнивая оба вышепри еп цшдх цъсоажения для млтчттттпг поток, получим и,ражение р сст Р- .,4 -- )т-. ( игде 1 - апина стакана 2, (равная длинестержня 3), магнтпттая проницаемость материала, плошадь и напряженность магнитного потокастержня 3;,Ы,5 - магнитная проницаемость и пло.шадь стакана 2;5 Я - магнитное сопротивление стержня 3 и стакана 2 соответственно.Из приведенной формулы видно, чтодля получения в заданном элементе магнитной цепи напряженности магнитногополя при заданном числе витков обмоткипо обмотке необходимо пропускать токтем больший, чем больше длина мвгнитострикционного привода. При выполнениикатушки 6 секционной с установкой замыкателей 10 и 11 сила тока, пропускаемаяпо обмотке, определяется нс обшей длиной мвгнитострикционного привода, в длиной одной секции катушки, за счет чегои происходит ее ограничение,Аналогичная закономерность действительна и для биметаллического торцовогомагнитострикционного элемента. Посколькувыделяемая магнитострикционного приводатепловая энергия пропорциональна квадрату силы тока т, то ограничение ее в несколько раз (3-4 ) существенно сказывается на температурном режиме работыустройства с магпитострикционным приводом малых подач,Использование предлагаемого изобретения обеспечивает повышение точности работы приборов и механизмов с магнитосч 1 икпттоттнтттс и 1 иводом малых ттодвч зв счет уменьшения выделения тепла при ра боте привода и увеличение рабочего диапазона магнитострикпионтых приводов мальтх ттодвч.Формула изобретения1. Магнитострикционный привод линейных перемещений, содержащий опорную плиту с закрепленным на ней стаканом из материала с отрицательной магнитострикцией, стержень из материала с положительной магнитострикцией, соединенный со стаканом посредством замыкающей пластины, и намвгничивающую катушку, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения выделения тепла за счет уменьшения потребляемой мощности при сохранении величины линейного перемещения, замыкающая пластина выполнена бимагнитострикпионной в форме крестовины, обращенной к стакану и стержню элементом с положительной магнитострикцией.2. Приводпоп,1, отличаюш и й с я тем, что намагничиваюшая катушка вь 1 полнена многосекционной, между соседними секциями которой установлены дисковые звмыкатели магнитного потока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР164761, кл. В 23 Я 5/08, 1963.2, Михайлов О. П. и др. Магнитострикционный компенсатор износа алмазногоинструмента. Научно-технический реферативный сборник, Алмазы, 1971,8,с. 21-25 (прототип),