專利名稱：磁控形狀記憶合金伸縮作動器的制作方法
技術領域：
本發明屬于減震設備技術領域，具體涉及一種磁控形狀記憶合金伸縮作動器，其主要作用是按照控制規律給控制結構施加一定的控制力，從而起到減振的效果。
背景技術：
結構振動控制是在結構的某些部位設置一些控制裝置，在結構振動時施加一組控制力或者調整結構的動力特性，對于提高土木工程結構的抗震、抗風能力，減小結構振動響應，減少災害損失，滿足結構安全和使用功能要求，具有重大的意義。經過幾十年的發展，在主動控制方面，結構控制技術和智能材料得到了快速的發展。目前常用到的智能材料有形狀記憶合金、壓電材料、磁致伸縮材料、電磁流變流體和近年來發展的磁控形狀記憶合金材料。然而，目前基于某些智能材料的用于結構振動控制的作動器普遍存在著頻響較低、位移量小、驅動電壓高，安全性較差等缺點。磁控形狀記憶合金(Magnetic Shape Memory Alloy, MSMA)是一類新型形狀記憶材料，不但具有傳統形狀記憶合金受溫度場控制的熱彈性形狀記憶效應，而且具有受磁場控制的磁性形狀記憶效應(Magnetic Shape Memory Effect, MSME)，因此，合金兼有大恢復應變、大輸出應力、高響應頻率和精確可控的綜合特性。目前已在大功率水下聲吶、微位移器、震動和噪聲控制、線性馬達、微波器件、機器人等領域有重要應用，成為壓電陶瓷和磁致伸縮材料之后的新一代驅動與傳感材料。
發明內容
本發明的目的在于克服現有作動器存在的上述缺陷，提供一種減振能力高、減振效果好的磁控形狀記憶合金伸縮作動器。本發明是通過如下的技術方案來實現上述目的的該磁控形狀記憶合金伸縮作動器，包括圓筒形的殼體、殼體外設有的引線插頭、伸出殼體上部的導出桿；殼體的上端和下端分別連接有上端蓋和下端蓋，殼體的中心軸設有磁控形狀記憶合金棒，磁控形狀記憶合金棒的兩端放置有導磁片；下端蓋上面的殼體內設有一個帶有中心孔的下非導磁墊板，下端蓋的上面中心處為一凸塊并插入下非導磁墊板的一段中心孔內，磁控形狀記憶合金棒下端的導磁片插入下非導磁墊板另一段中心孔內并與下端蓋上面的凸塊相抵；在上端蓋下面的殼體內也設有一個帶有中心孔的上非導磁墊板，磁控形狀記憶合金棒上端的導磁片插入上非導磁墊板的一段中心孔內，所述導出桿下端則插入上非導磁墊板另一段中心孔內并與磁控形狀記憶合金棒上端的導磁片相抵，導出桿上端則伸出上端蓋的中心孔外；所述上端蓋、上非導磁墊板和殼體形成一個空腔，位于空腔內的導出桿的中部為一個橫向的臺階，臺階的上、下兩側分別與上端蓋、上非導磁墊板之間設有碟簧；在磁控形狀記憶合金棒外，位于上非導磁墊板、下非導磁墊板和殼體所組成的空腔內依次設有線圈骨架和永磁體，線圈骨架上繞有激勵線圈；所述導出桿和殼體采用非導磁材料制成，下端蓋的底部設有螺孔。
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更具體地說，所述上端蓋、下端蓋與殼體間通過螺紋連接。所述磁控形狀記憶合金棒采用磁控形狀記憶合金材料制成，該磁控形狀記憶合金
材料是 MmsMn29](Ja2L5。所述碟簧是具有變剛度的軟碟形彈簧。所述磁控形狀記憶合金棒比激勵線圈短5 20mm。本發明采用性能優異的磁控形狀記憶合金作為伸縮棒的材料，采用具有變剛度特性的軟碟簧，因上端蓋、下端蓋上都設有螺紋，通過帶有螺紋的上端蓋來調節碟簧，從而給磁控形狀記憶合金棒提供預壓力。采用永磁體和激勵線圈為伸縮棒提供磁場，磁控形狀記憶合金棒的長度隨激勵線圈產生的磁場的變化而變化，并通過導出桿向外部輸出相應的位移，起到減振作用。另外，還可通過帶有螺紋的下端蓋來調節非導磁墊板、激勵線圈、線圈骨架、磁控形狀記憶合金棒的位置。本發明具有結構簡單、頻響快、應變大、使用頻帶寬、驅動電壓低的特點。
圖1是本發明實施例的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。參見圖1，本實施例中，圓筒形的殼體5的上端和下端分別通過螺紋連接有上端蓋 3和下端蓋7。殼體5的中心軸設有磁控形狀記憶合金棒12，磁控形狀記憶合金棒12采用
磁控形狀記憶合金材料制成，該磁控形狀記憶合金材料是il48.8M 29.7G^215。磁控形狀記
憶合金棒12的兩端放置有導磁片13，導磁片13采用硅鋼片制成。由圖可見，下端蓋7上面設有帶有中心孔的下非導磁墊板14，下端蓋7的上面中心處制造成一個凸塊16并插入下非導磁墊板14的一段中心孔內，磁控形狀記憶合金棒12下端的導磁片13插入下非導磁墊板 14另一段中心孔內并與下端蓋7的凸塊16相抵。在上端蓋3下面也設有一個帶有中心孔的上非導磁墊板4，磁控形狀記憶合金棒12上端的導磁片13插入上非導磁墊板4的一段中心孔內，導出桿1的下端則插入上非導磁墊板4另一段中心孔內并與磁控形狀記憶合金棒 12上端的導磁片13相抵，導出桿1的上端則伸出上端蓋3的中心孔外。從圖中可見，上端蓋3、上非導磁墊板4和殼體5形成了一個空腔，位于空腔內的導出桿1的中部制造成一個橫向的臺階15，臺階15的上、下兩側分別與上端蓋3、上非導磁墊板4之間設有碟簧2，碟簧 2是具有變剛度的軟碟形彈簧。在磁控形狀記憶合金棒12外，位于上非導磁墊板4、下非導磁墊板14和殼體5所組成的空腔內依次設有線圈骨架10和圓筒形的永磁體6，線圈骨架 10上繞有激勵線圈11。本實施例中的磁控形狀記憶合金棒12比激勵線圈11短5 20mm。 在圖中還可見，殼體5外設有引線插頭9，引線插頭9用于將激勵線圈11與外界電源連接。 下端蓋7的底部設有螺孔8，螺孔8用于將本發明的作動器安裝于被控結構上。所述的導出桿1、殼體5都是由非導磁材料制成，從而避免了漏磁現象的發生。本發明的工作原理是磁控形狀記憶合金棒12置于線圈骨架10中，其頂端有導磁片13、上非導磁墊板4和導出桿1，并通過碟簧2壓緊在上非導磁墊板4上，從而保證了磁控形狀記憶合金棒12的位移連續性，且使磁控形狀記憶合金棒12始終處于受壓狀態。磁控形狀記憶合金棒12的預緊力大小通過帶有螺紋的上端蓋3擰進擰出來調節，以便為磁控形狀記憶合金棒12提供最佳預緊力，從而保證了磁控形狀記憶合金棒12具有最大位移輸出能力。線圈骨架10的外側纏繞有激勵線圈11，通過控制激勵線圈11中的電流來產生交變磁場。在激勵線圈11的外側裝有圓筒形永磁體6來產生偏置磁場，使磁控形狀記憶合金棒12產生一定的預伸長，永磁體6的軸向定位靠調節上非導磁墊板4的厚度來保證。在激勵磁場和偏置磁場的共同作用下，磁控形狀記憶合金棒12就可產生需要的位移輸出，并通過導出桿1向控制結構輸出位移。當激勵磁場消失時，磁控形狀記憶合金棒12保持形狀不變，碟簧壓力使其恢復原來形狀，完成此作動器的作動效應。
權利要求
1.一種磁控形狀記憶合金伸縮作動器，包括圓筒形的殼體、殼體外設有的引線插頭、 伸出殼體上部的導出桿，其特征在于殼體的上端和下端分別連接有上端蓋和下端蓋，殼體的中心軸設有磁控形狀記憶合金棒，磁控形狀記憶合金棒的兩端放置有導磁片；下端蓋上面的殼體內設有一個帶有中心孔的下非導磁墊板，下端蓋的上面中心處為一凸塊并插入下非導磁墊板的一段中心孔內，磁控形狀記憶合金棒下端的導磁片插入下非導磁墊板另一段中心孔內并與下端蓋上面的凸塊相抵；在上端蓋下面的殼體內也設有一個帶有中心孔的上非導磁墊板，磁控形狀記憶合金棒上端的導磁片插入上非導磁墊板的一段中心孔內，所述導出桿下端則插入上非導磁墊板另一段中心孔內并與磁控形狀記憶合金棒上端的導磁片相抵，導出桿上端則伸出上端蓋的中心孔外；所述上端蓋、上非導磁墊板和殼體形成一個空腔，位于空腔內的導出桿的中部為一個橫向的臺階，臺階的上、下兩側分別與上端蓋、上非導磁墊板之間設有碟簧；在磁控形狀記憶合金棒外，位于上非導磁墊板、下非導磁墊板和殼體所組成的空腔內依次設有線圈骨架和永磁體，線圈骨架上繞有激勵線圈；所述導出桿和殼體采用非導磁材料制成，下端蓋的底部設有螺孔。
2.根據權利要求1所述的磁控形狀記憶合金伸縮作動器，其特征在于所述上端蓋、下端蓋與殼體間通過螺紋連接。
3.根據權利要求1或2所述的磁控形狀記憶合金伸縮作動器，其特征在于所述磁控形狀記憶合金棒采用磁控形狀記憶合金材料制成，該磁控形狀記憶合金材料是Ml 43 3-^^29.7 ^^ 21.5 °
4.根據權利要求3所述的磁控形狀記憶合金伸縮作動器，其特征在于所述碟簧是具有變剛度的軟碟形彈簧。
5.根據權利要求4所述的磁控形狀記憶合金伸縮作動器，其特征在于所述磁控形狀記憶合金棒比激勵線圈短5 20mm。
全文摘要
本發明公開了一種磁控形狀記憶合金伸縮作動器，它包括殼體，殼體的上、下端連接有上端蓋、下端蓋，磁控形狀記憶合金棒位于殼體的中心軸，其兩端有導磁片；下端蓋的上面設有下非導磁墊板，上端蓋的下面設有上非導磁墊板，導出桿上端伸出上端蓋的中心孔外；導出桿的中部臺階的上、下兩側分別與上端蓋、上非導磁墊板之間設有碟簧；在磁控形狀記憶合金棒外，依次設有線圈骨架和永磁體，線圈骨架上繞有激勵線圈。本發明通過碟簧給磁控形狀記憶合金棒施加預壓力，磁控形狀記憶合金棒的長度隨激勵線圈和永磁體產生的磁場的變化而變化，并通過導出桿向外部輸出相應的位移。本發明結構簡單、頻響快、應變大、使用頻帶寬、驅動電壓低。
文檔編號E04B1/98GK102359198SQ20111035059
公開日2012年2月22日 申請日期2011年11月9日 優先權日2011年11月9日
發明者孫洪鑫, 張賢才, 王修勇 申請人:湖南科技大學