專利名稱：永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器及其工作方法
技術領域：
本發明涉及超磁致伸縮材料的應用，屬液壓伺服控制技術領域。
背景技術：
電一機械轉換器作為連接其電氣元件和液壓機械元件的橋梁，是電液伺服閥乃至液壓控制系統的關鍵元件之一。電一機械轉換器性能的優劣，直接關系到電液控制系統的性能指標，有些指標甚至關系到系統能否實現。提高電一機械轉換器的頻響和帶載能力，是提高電液伺服閥頻響的前提。目前，隨著先進制造技術、微電子技術的發展和以新型功能材料為基礎的轉換器研制開發，使新型高頻響電一機械轉換器的實現和應用成為現實。稀土超磁致伸縮材料(Giant Magnetosrtictive Material，簡寫為GMM)是繼稀土永磁，稀土磁光和稀土高溫超導材料之后的又一種重要的新型功能材料，被譽為21世紀戰略性高科技功能材料，能有效的實現電磁能一機械能的可逆轉化，具有應變大，響應速度快，能量傳輸密度高和輸出力大等優異性能。稀土超磁致伸縮電-機轉換器(Giant Magnetostrictive Actuator，簡寫為GMA)是基于GMM的新型電-機轉換器，也是GMM應用研究的基礎性器件，GMA較傳統電-機轉換器以及其他智能材料驅動的電-機轉換器而言具有響應快、輸出力大、能量轉換密度高、輸出位移精度高等顯著優點。利用GMA取代傳統電液伺服閥力矩馬達或力馬達，將提高整個電液伺服閥的響應速度和控制精度。電液伺服閥用超磁致伸縮電-機轉換器典型結構如文獻1 (基于GMM轉換器噴嘴擋板伺服閥的研究，王傳禮著，浙江大學博士學位論文，2005. 5 :p37 38)所述，當驅動線圈通入一定電流，引起磁場變化，驅動GMM桿產生相應的輸出位移，實現轉換器電磁能與機械能間的轉換。輸出桿也是擋板，噴嘴與擋板間的間隙由GMM桿的輸出位移調節。預壓力機構由前端蓋、預壓彈簧、調節螺釘等組成，作用是給GMM桿施加一定的預壓力，以使其工作在線性段，并可增加磁致伸縮應變，提高GMA電磁能向機械能的轉換效率。同時，調節螺釘可以方便地對噴嘴與擋板之間的零位間隙進行調節。前端蓋、后端蓋、熱補償管、GMM桿、 輸出桿和導磁環等共同組成閉合磁路。通過施加一定的電流形成偏置磁場，給GMM施加一定強度的極化磁場，既可以避免“倍頻”現象，又可使GMM桿磁致伸縮形變處于線性區域，減小GMA響應不靈敏區。導磁環作用是減小閉合磁路的磁阻，提高磁路的磁場強度。溫度實時補償機構由熱補償管，后端蓋及輸出桿，線圈架與保護襯間的液體通道組成。其基本原理是利用噴嘴擋板伺服閥的泄漏液體流過GMM桿和熱補償管，使轉換器內部與熱補償管的溫度基本相同，以實現熱補償管的熱致變形抵消因液體溫度的升高而使GMM桿熱伸長，達到減小熱變形對可控位移輸出的影響，提高其精度，改善其綜合性能的目的。就其驅動方式而言，其驅動磁場通常由線圈、永磁體或兩者的組合產生。其驅動形式也與壓電和形狀記憶合金等不同，一般分為兩種雙線圈式(即驅動線圈和偏置調節線圈的組合)和永磁單線圈式(即驅動線圈與永磁體的組合)。在雙線圈式驅動(即驅動線圈和偏置調節線圈的組合)形式中，如參考文獻1所述， 導磁體和GMIM棒組成閉合磁路，通過改變可控恒流源的輸入電流，來調節GMM棒的磁化狀態，以產生相應的輸出位移，偏置磁場由偏置調節線圈產生。這種驅動方式的優點是結構簡單、成本低、偏置磁場和驅動磁場調節方便，磁場的非線性較小。缺點是由于偏置調節線圈的存在，體積相對較大，發熱現現象比較嚴重，由GMM棒熱膨脹導致的GMA執行器輸出位移精度大大下降，通常需要對其熱變形進行抑制。在永磁單線圈驅動(即驅動線圈與永磁體的組合)形式中，偏置磁場由永磁體提供，這種驅動形式的優點是發熱比較小、結構緊湊、體積較小。但磁路分析比較復雜，磁場的非線性較大，偏置場不可調，成本較高。此種驅動形式具體布置時根據驅動線圈、永磁體和 GMM棒的布置關系自外向內不同又分為3種布置形式，即MCG(永磁體、驅動線圈和GMM棒)， CGM (驅動線圈、GMM棒和永磁體)，CMG (驅動線圈、永磁體和GMM棒)。與GMC型相比，GCM 型布置方式特點是線圈用線少，磁場不均勻性小，磁場耦合效果好，因此GCM型布置方式為最常用的形式。MGC型GMM棒為空心的，其特點是要求更大的靜態磁場，轉換器體積較大，僅用于一些特殊場合。綜上所述，在現有的電液伺服閥用超磁致伸縮電-機轉換器驅動方式中，雙線圈驅動雖然具有驅動磁場調節方便但具有體積大、發熱嚴重，GMA輸出精度低等缺點，永磁單線圈驅動雖然具有發熱小，結構緊湊，體積小等優點，但驅動磁場調節不便，尤其是由于永磁鐵磁性下降導致的退磁現象無法及時調整以至影響GMA控制精度。
發明內容
本發明的目的在于提供一種具有驅動結構緊湊，體積小，發熱小、偏置磁場調節方便的永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器及其工作方法。一種永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器，包括外罩、安裝于外罩兩端的第一端蓋和第二端蓋、安裝于外罩內的線圈骨架、安裝于線圈骨架內的超磁致伸縮棒、超磁致伸縮棒一端為磁致固定端，另一端為磁致輸出端，磁致輸出端通過輸出桿向外輸出位移，輸出桿與相應端蓋之間安裝有輸出桿，上述線圈骨架上安裝有偏置磁場發生單元和驅動磁場發生單元；其特征在于上述偏置磁場發生單元為偏置調節線圈和永磁體；上述驅動磁場發生單元為驅動線圈。上述永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器的工作方法，其特征在于永磁體產生恒定偏置磁場；偏置調節線圈通入電流產生可調偏置磁場；由恒定偏置磁場和可調偏置磁場共同保證超磁致伸縮棒工作在預設的靜態壓力狀態下，并使其工作在線性區域，以消除倍頻現象，產生預伸長量；驅動線圈通入電流產生驅動磁場，使超磁致伸縮棒伸長。本發明采用永磁體、調整線圈與驅動線圈的復合驅動方式，即采用永磁體提供大部分偏置磁場，而采用調整線圈對偏置磁場進行精確調節，驅動磁場采用驅動線圈提供，該方式較全線圈驅動具有發熱小，熱膨脹小，位移輸出精度高的優點，同時，較永磁體與驅動線圈驅動而言，可有效克服永磁體磁場不可調節以及永磁體漏磁與退磁后的轉換器精度下降的缺點。上述永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器，其特征在于該超磁致伸縮電-機轉換器還具有熱補償及預壓力施加結構，具體如下線圈骨架一端與第二端蓋固定，另一端與第一端蓋留有熱膨脹間隙；第一端蓋安裝有調節螺釘，調節螺釘伸入第一端蓋、線圈骨架并與安裝于超磁致伸縮棒磁致固定端的滑塊接觸；其特征在于調節螺釘與線圈骨架通過螺紋連接并可在第一端蓋內軸向移動；線圈骨架的熱膨脹系數與其長度乘積相等于超磁致伸縮棒的熱膨脹系數與其長度乘積；上述線圈骨架與超磁致伸縮棒之間留有液體間隙，第一端蓋和/或第二端蓋上設有進液口和出液口。上述熱補償及預壓力施加結構的工作過程，其特征在于通過機械調節方式和/ 或電子調節方式進行預壓力施加及輸出桿零位調節機械調節時，調節螺釘一端旋轉，另一端通過滑塊推動超磁致伸縮棒軸向運動，進而調節輸出桿初始位移及預壓彈簧的預壓縮力；電子調節時，由偏置調節線圈的輸入電流大小與方向的改變調節偏置磁場的大小和方向，進而調節超磁致伸縮棒的輸出位移以及調節輸出桿初始位移及預壓彈簧的預壓縮力； 熱補償過程當超磁致伸縮棒溫度上升時，其熱量很快傳至線圈骨架內側，線圈骨架由于一端與第二端蓋固定，另一端與第一端蓋留有熱膨脹間隙，故只能向第一端蓋方向產生熱膨脹，且由于調節螺釘可在第一端蓋內軸向移動，因此，線圈骨架的熱膨脹可帶動調節螺釘向第一端蓋方向發生軸向運動；調節螺釘向第一端蓋方向運動的同時，超磁致伸縮棒在預壓彈簧的作用下也實時向第一端蓋方向運動；同時由于超磁致伸縮棒也產生熱膨脹并且熱膨脹量與線圈骨架熱膨脹量相等且方向相反，故超磁致伸縮棒的熱膨脹位移可通過線圈骨架的熱膨脹位移在磁致固定端予以補償，而保證超磁致伸縮電-機轉換器磁致輸出端沒有由于熱膨脹產生的熱致位移輸出，只有磁致位移輸出；冷卻過程上述線圈骨架與超磁致伸縮棒之間液體間隙充滿流動液體，用于冷卻線圈骨架和超磁致伸縮棒，同時也保證了線圈骨架與超磁致伸縮棒溫度相等以保證熱補償的有效實現。本發明的電-機轉換器輸出位移零位與預壓力調節可以由調整螺釘的機械調節和偏置調節線圈的電子調節構成復合式調節方式，即通過機械方式進行初步調節，再通過電子方式進行精細調節，具有調節方便，粗精調節結合從而具有調節精度高的優點；該轉換器對于線圈與超磁致伸縮棒發熱造成的熱致位移具有補償功能，即線圈骨架既作為線圈纏繞骨架同時又作為熱補償支架，線圈骨架膨脹方向與超磁致伸縮磁致位移輸出方向相反從而起到對電-機轉換器進行熱補償的作用；同時與其他熱補償罩補償方式比較，省去了熱補償罩等元件，縮小了執行器徑向尺寸，使線圈骨架更靠近超磁致伸縮棒，進而在提供同等驅動磁場前提下減小了驅動線圈用量，降低了線圈發熱量，有利于獲得高精度執行器位移輸出；；該轉換器同時具有冷卻與散熱功能，即通過進出液體循環達到冷卻與散熱功能，從而進一步消除執行器發熱造成的位移輸出精度下降的缺陷。上述的伺服閥用永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器，其特征在于上述驅動線圈、偏置調節線圈和永磁體的外向內按以下順序布置永磁體、偏置調節線圈、驅動線圈。如此布置的原因在于在提供相同驅動磁場的前提下驅動線圈用量少、發熱量小、熱致位移小、磁致輸出位移精度高。上述永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器，其特征在于上述調節螺釘與滑塊的接觸端為半球形結構。機械調節時可以保證調節螺釘與滑塊之間為點接觸、摩擦力小、 超磁致伸縮棒承受的扭矩小、不易扭斷、工作可靠性高。上述的永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器，其特征在于上述超磁致伸縮棒中部還安裝有支撐環，用于超磁致伸縮棒輔助支撐。上述的伺服閥用永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器，其特征在于上述超磁致伸縮棒的磁致固定端安裝有霍爾元件，超磁致伸縮棒側面安裝有應變片，線圈骨架內側安裝有測溫傳感器。本發明布置有霍爾元件、應變片、溫度傳感器并通過測量電路將測量信號調理后輸入控制器，霍爾元件可以實時測量磁路磁感應強度，可以評估電-機轉換器驅動磁場漏磁與退磁狀況；應變片可實時測量超磁致伸縮棒變形并用于分析磁致伸縮輸出力，溫度傳感器用于測量液體循環通道油溫監測，用于評估電-機轉換器輸出位移受溫度影響與熱補償特性分析，因此，本超磁致伸縮電-機轉換器具有工作狀態智能監控的作用。綜上所述，本發明具有驅動部分結構緊湊，體積小，發熱小等優點，同時其偏置電流可在一定范圍內正負調節，即可有效對轉換器偏置磁場做增磁與減磁調節，對永磁體的退磁引起的精度下降可及時調整，并可實現執行器驅動零位的精密電子調節以及對執行器工作狀態變量具有智能監控功能等優點，該驅動思想亦可廣泛應用于其他電磁驅動的執行器與電控器件。
圖1為永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器結構原理圖； 圖2為控制電路原理圖3為霍爾元件安裝原理圖中標號名稱1螺栓2第一端蓋3外罩4 0型密封圈5永磁體6霍爾元件7應變片 8偏置調節線圈9驅動線圈10螺栓110型密封圈12第二端蓋13進液口 14輸出桿15預壓彈簧16超磁致伸縮棒17支撐環18測溫傳感器19線圈骨架20滑塊210型密封圈22線纜出口 23調節螺釘M出液口。
具體實施例方式一種永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器，包括外罩3、安裝于外罩3兩端的第一端蓋2和第二端蓋12、安裝于外罩內的線圈骨架19、安裝于線圈骨架19內的超磁致伸縮棒16、超磁致伸縮棒16 —端為磁致固定端，另一端為磁致輸出端，磁致輸出端通過輸出桿14向外輸出位移，輸出桿14與相應端蓋之間安裝有預壓彈簧15 ；上述線圈骨架19上安裝有偏置磁場發生單元和驅動磁場發生單元；其特征在于上述偏置磁場發生單元為偏置調節線圈8和永磁體5 ；上述驅動磁場發生單元為驅動線圈9。如圖1，2，3所示一種永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器及其控制電路提供了一種新型超磁致伸縮電-機轉換器結構形式與驅動方式并提供了解決電-機轉換器輸出桿零位調節、電-機轉換器預壓力施加與調節、電-機轉換器冷卻與熱補償等關鍵問題的新方法，同時實現了永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器的中間變量測試與補償控制的智能化。具體如下所述
永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器驅動原理如圖1所示，永磁體與偏置調節線圈中輸入直流電兩者合成以產生一定偏置磁場，保證超磁致伸縮棒工作在預設的靜態壓力狀態下，并使其工作在線性區域，以消除倍頻現象，驅動線圈中通入驅動電流，產生驅動磁場使超磁致伸縮棒被磁化，并使其長度發生變化，進而直接驅動輸出桿輸出位移和力。永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器預壓力施加與輸出桿零位調節如圖1 所示，超磁致伸縮棒與輸出桿直接接觸，輸出桿通過預壓彈簧壓在第二端蓋上，預壓彈簧通過計算選擇滿足預壓力大小要求的剛度與尺寸，并方便安裝于輸出桿于第二端蓋之間；調零時由調節螺釘一端旋轉，另一端半球形端面作用于滑塊左端面，推動滑塊軸向向右運動， 滑塊的軸向運動帶動超磁致伸縮棒以及輸出桿一起軸向運動，并最終將輸出桿調節至某一確定位置。永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器冷卻方法如圖1所示，進液口冷卻液體經過超磁致伸縮棒與線圈骨架間隙后流入出液口，此液體循環過程中由于液體與超磁致伸縮棒和線圈骨架充分接觸，因此可帶走線圈發熱和超磁致伸縮棒發熱傳遞的熱量，達到冷卻的目的。永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器熱致位移補償方法為提高電-機轉換器控制精度，必須對超磁致伸縮棒熱膨脹位移輸出進行補償，熱致位移補償方法如圖1所示，線圈骨架右端固定于第二端蓋，由于超磁致伸縮棒與線圈骨架之間間隙充滿流動液體， 即超磁致伸縮棒與線圈骨架溫度基本相同，線圈骨架材料選擇不銹鋼，其熱膨脹系數與超磁致伸縮棒相當，同時其導熱性能非常好，當超磁致伸縮棒溫度上升時，其熱量很快傳至線圈骨架內側，線圈骨架由于右端固定，只能向左端產生熱膨脹，此時調節螺釘與滑塊之間產生間隙，此間隙很快被預壓彈簧作用下推動超磁致伸縮棒反方向移動后消除，而在此時超磁致伸縮棒也產生熱膨脹，由于線圈骨架的膨脹系數和其長度經過設計可保證超磁致伸縮棒熱膨脹量與線圈骨架熱膨脹量相等，這樣可保證溫度上升后對超磁致伸縮棒右端位移輸出量不變從而保證執行器輸出位移不受超磁致伸縮棒熱變形的影響，從而提高了超磁致伸縮電-機轉換器的控制精度。永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器閉合磁路與磁場均勻化方法如圖1所示，超磁致伸縮棒執行器工作時需要閉合磁路，并且在超磁致伸縮棒內的磁場分布盡可能均勻，這樣可以最大程度的發揮超磁致伸縮棒的工作性能，本發明中閉合磁路通過調節螺釘、第一端蓋、滑塊、超磁致伸縮棒、輸出桿、第二端蓋、外罩等構成，除超磁致伸縮棒外，其余零件材料均選用導磁性能好的金屬材料從而保證磁路閉合以及漏磁小。結構上超磁致伸縮棒軸向尺寸小于驅動磁場的軸向尺寸，這樣可保證經過超磁致伸縮棒內的磁場均勻。永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器磁場測量電路測試原理如圖1，2，3所示，當不同驅動電流作用下，GMM棒內的磁感應強度大小將發生變化，當霍爾元件周圍的磁場發生變化時，霍爾元件輸出電壓也發生變化，且其輸出電壓與磁感應強度的大小成一定的比例關系；由于磁場變化而引起的霍爾元件的輸出電壓的變化值較小，需通過運算放大電路將其放大，然后通過單片機的A/D接口輸入到單片機，然后通過顯示器顯示。永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器溫度測量電路測試原理如圖1，2所示， VRl, VR2為測溫度所用的鉬電阻，當其周圍的溫度發生變化時，VRl, VR2的阻值將發生變化，VRl與熱補償機構相固定，VR2與GMM棒固定，VRl與VR2通過橋式電路連接起來，然后通過減法調理電路將橋式電路的兩輸出電壓相減并進行調理，通過單片機的A/D輸入到單片機，然后通過顯示器顯示。由于熱補償機構是在一定范圍內設計的，當熱補償機構與GMM 棒的溫差較大時，熱補償機構將不能有效抵消掉GMM棒的熱膨脹量。此電路可以實時測試線圈骨架與GMM棒之間的溫差。永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器應變測量電路測試原理如圖1，2所示， VR3，VR4為應變片，VR3與GMM棒固定，VR4為補償片，用來補償因系統溫度變化而引起的應變片阻值變化，VR3，VR4通過橋式電路連接起來，然后通過減法調理電路將橋式電路的兩輸出電壓相減并進行調理，通過單片機的A/D 口輸入到單片機，然后通過顯示器顯示。由于對溫度變化而引起的應變片阻值變化進行了補償，所以輸入到單片機的信號為GMM棒的應變信號。此電路可以實現對不同驅動電流下，GMM棒的應變測量。永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器控制電路工作原理如圖2所示，驅動電路由D/A轉化芯片PCF8591和由限流電阻R15、功率型運算放大器LM12clk、采樣電阻RS、平衡電阻R4、反饋電阻RF構成得恒流型功放電路構成，單片機輸出的數字控制信號，通過D/A 轉化為模擬信號，然后通過恒流型功放電路驅動伺服閥線圈。永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器鍵盤及顯示電路工作原理如圖2所示， 鍵盤及顯示器電路構成人機交互界面，鍵盤用來輸入控制量，顯示器用來顯示所處控制信號下的GMM棒磁感應強度、應變、熱補償機構與GMM棒之間的溫差、以及GMA的輸出位移。
權利要求
1.一種永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器，包括外罩(3)、安裝于外罩(3)兩端的第一端蓋(2)和第二端蓋(12)、安裝于外罩內的線圈骨架(19)、安裝于線圈骨架(19)內的超磁致伸縮棒(16)、超磁致伸縮棒(16)—端為磁致固定端，另一端為磁致輸出端，磁致輸出端通過輸出桿(14)向外輸出位移，輸出桿(14)與相應端蓋之間安裝有預壓彈簧(15)； 上述線圈骨架(19)上安裝有偏置磁場發生單元和驅動磁場發生單元；其特征在于上述偏置磁場發生單元為偏置調節線圈(8)和永磁體(5)；上述驅動磁場發生單元為驅動線圈 (9)。
2.根據權利要求1所述的永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器，其特征在于該超磁致伸縮電-機轉換器還具有熱補償及預壓力施加結構，具體如下線圈骨架(19) 一端與第二端蓋(12)固定，另一端與第一端蓋(2)留有熱膨脹間隙；第一端蓋(2)安裝有調節螺釘(23)，調節螺釘(23)伸入第一端蓋(2)、線圈骨架(19)并與安裝于超磁致伸縮棒(16)磁致固定端的滑塊(20)接觸；其特征在于調節螺釘(23)與線圈骨架(19)通過螺紋連接并可在第一端蓋(2)內軸向移動；線圈骨架(19)的熱膨脹系數與其長度乘積相等于超磁致伸縮棒(16)的熱膨脹系數與其長度乘積；上述線圈骨架(19)與超磁致伸縮棒(16)之間留有液體間隙，第一端蓋(2)和/或第二端蓋(12 )上設有進液口和出液口。
3.根據權利要求1所述的永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器，其特征在于上述驅動線圈(9)、偏置調節線圈(8)和永磁體(5)的外向內按以下順序布置永磁體(5)、偏置調節線圈(8)、驅動線圈(9)。
4.根據權利要求1所述的一種永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器，其特征在于 上述調節螺釘(23)與滑塊(20)的接觸端為半球形結構。
5.根據權利要求1所述的永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器，其特征在于上述超磁致伸縮棒(16)中部還安裝有支撐環(17)。
6.根據權利要求1所述的永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器，其特征在于上述超磁致伸縮棒(16)的磁致固定端安裝有霍爾元件(6)，超磁致伸縮棒(16)側面安裝有應變片(7 )，線圈骨架(19 )內側安裝有測溫傳感器(18 )。
7.根據權利要求1所述的永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器的工作方法，其特征在于永磁體(5)產生恒定偏置磁場；偏置調節線圈(8)通入電流產生可調偏置磁場；由恒定偏置磁場和可調偏置磁場共同保證超磁致伸縮棒工作在預設的靜態壓力狀態下，并使其工作在線性區域，以消除倍頻現象，產生預伸長量；驅動線圈(9 )通入電流產生驅動磁場，使超磁致伸縮棒伸長或縮短。
8.根據權利要求7所述的永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器工作方法，其特征在于通過機械調節方式和/或電子調節方式進行預壓力施加及輸出桿零位調節機械調節時，調節螺釘(23)—端旋轉，另一端通過滑塊(20)推動超磁致伸縮棒(16)軸向運動，進而調節輸出桿(14)初始位移及預壓彈簧的預壓縮力；電子調節時，由偏置調節線圈(8)的輸入電流大小與方向的改變調節偏置磁場的大小和方向，進而調節超磁致伸縮棒(16)的輸出位移以及調節輸出桿(14)初始位移及預壓彈簧的預壓縮力；熱補償過程當超磁致伸縮棒(16)溫度上升時，其熱量很快傳至線圈骨架(19)內側， 線圈骨架(19)由于一端與第二端蓋(12)固定，另一端與第一端蓋(2)留有熱膨脹間隙，故只能向第一端蓋(2)方向產生熱膨脹，且由于調節螺釘(23)可在第一端蓋(2)內軸向移動， 因此，線圈骨架(19)的熱膨脹可帶動調節螺釘(23)向第一端蓋(2)方向發生軸向運動；調節螺釘(23)向第一端蓋(2)方向運動的同時，超磁致伸縮棒(16)在預壓彈簧(15) 的作用下也實時向第一端蓋(2)方向運動；同時由于超磁致伸縮棒(16)也產生熱膨脹并且熱膨脹量與線圈骨架(19)熱膨脹量相等且方向相反，故超磁致伸縮棒(16)的熱膨脹位移可通過線圈骨架(19)的熱膨脹位移在磁致固定端予以補償，而保證超磁致伸縮電-機轉換器磁致輸出端沒有由于熱膨脹產生的熱致位移輸出，只有磁致位移輸出；冷卻過程上述線圈骨架(19)與超磁致伸縮棒(16)之間的液體間隙充滿流動液體，用于冷卻線圈骨架(19)和超磁致伸縮棒(16)，同時也保證了線圈骨架(19)與超磁致伸縮棒 (16)溫度相等以保證熱補償的有效實現。
全文摘要
一種永磁雙線圈驅動超磁致伸縮電-機轉換器，屬液壓伺服控制技術領域。包括外罩(3)、第一端蓋(2)、第二端蓋(12)、線圈骨架(19)、超磁致伸縮棒(16)、輸出桿(14)、預壓彈簧(15)；上述線圈骨架(19)上安裝有偏置磁場發生單元和驅動磁場發生單元；其特征在于上述偏置磁場發生單元為偏置調節線圈(8)和永磁體(5)；上述驅動磁場發生單元為驅動線圈(9)。該新型超磁致伸縮電-機轉換器具有位移輸出精度高、響應快，發熱小，智能化，偏置磁場可調，預壓力可機械與電子聯合調節等顯著特點。
文檔編號H02N2/00GK102255555SQ20111019196
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月11日 優先權日2011年7月11日
發明者徐鴻翔, 朱玉川, 王傳禮, 鮑和云 申請人:南京航空航天大學