磁致伸縮作動(dòng)器和磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種磁致伸縮作動(dòng)器和磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)。磁致伸縮作動(dòng)器包括：殼體；磁致伸縮棒，其能在磁場(chǎng)的作用下伸縮并且被收容在殼體內(nèi)；導(dǎo)出桿；線圈支撐套，其包圍磁致伸縮棒設(shè)置，并且在其周?chē)p繞有磁場(chǎng)線圈，當(dāng)該磁場(chǎng)線圈通電時(shí)產(chǎn)生使得磁致伸縮棒伸縮作動(dòng)的磁場(chǎng)；磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)方向上的兩端分別設(shè)置有至少一個(gè)偏置永磁體，以使磁致伸縮棒在磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)方向上介于位于兩端的偏置永磁體之間的方式布置，從而在磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)方向上產(chǎn)生磁場(chǎng)。利用本發(fā)明的磁致伸縮作動(dòng)器和磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)能夠有效地提取非線性敏感參數(shù)及失穩(wěn)邊界，對(duì)磁致伸縮棒進(jìn)行各種非線性機(jī)理試驗(yàn)。
【專利說(shuō)明】磁致伸縮作動(dòng)器和磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁致伸縮作動(dòng)器和磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能提出了更高的要求，有的甚至要求振幅達(dá)到微米級(jí)，傳統(tǒng)被動(dòng)減振技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的不能夠滿足振動(dòng)要求，經(jīng)過(guò)幾十年的研究和發(fā)展，誕生了基于液壓作動(dòng)、氣動(dòng)作動(dòng)、電磁作動(dòng)、智能材料作動(dòng)等振動(dòng)主動(dòng)抑制方法和系統(tǒng)，其中磁致伸縮作動(dòng)器磁致伸縮作動(dòng)器因其具有頻響快、出力大、能量密度高等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)脫穎而出，成為目前研究的熱點(diǎn)。自誕生以來(lái)就在振動(dòng)主動(dòng)控制，換能等方面受到了廣泛關(guān)注和研究。在航空航天、精密儀器、車(chē)輛懸掛、超精密加工等領(lǐng)域做了大量理論和應(yīng)用研究，成果頗豐。但由于在機(jī)理上典型非線性因素的存在，導(dǎo)致超磁致伸縮作動(dòng)器的應(yīng)用存在重大非線性失穩(wěn)隱患，嚴(yán)重制約了其在重要設(shè)備上的使用和推廣，
[0003]由于非線性因素的存在，作動(dòng)器的輸出不但不能線性復(fù)現(xiàn)控制指令而影響抑振效果，而且可能導(dǎo)致失穩(wěn)。失穩(wěn)的結(jié)果是可怕的，其不但不能對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生抑制，而且會(huì)帶來(lái)極大的破壞。目前，基于磁致伸縮作動(dòng)器的振動(dòng)主動(dòng)控制策略的研究取得了很大的進(jìn)展，但是非線性失穩(wěn)的問(wèn)題是無(wú)法回避的。無(wú)論采用何種控制算法，都是希望采用非線性控制理論方法來(lái)提高作動(dòng)器跟蹤精度進(jìn)而達(dá)到提高抑振效果目的，但前提是作動(dòng)器的動(dòng)態(tài)行為是可控的，否則這些控制方法無(wú)法給出策略應(yīng)對(duì)。因此開(kāi)展非線性研究無(wú)疑是必要的，但是目前尚沒(méi)有非線性機(jī)理研究平臺(tái)，無(wú)法提取非線性敏感參數(shù)，更無(wú)法研究非線性失穩(wěn)邊界條件。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種磁致伸縮作動(dòng)器和磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)，其能夠有效地提取非線性敏感參數(shù)及失穩(wěn)邊界，能夠?qū)Υ胖律炜s作動(dòng)器的非線性機(jī)理進(jìn)行有效驗(yàn)證和/或試驗(yàn)。
[0005]為此，本發(fā)明提供一種磁致伸縮作動(dòng)器，包括:殼體，其內(nèi)形成一個(gè)收容空間并且兩端分別用蓋封閉；磁致伸縮棒，其能在磁場(chǎng)的作用下伸縮并且被收容在殼體內(nèi)；導(dǎo)出桿，其以力傳動(dòng)的方式安裝于磁致伸縮棒，其能接受磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)；線圈支撐套，其包圍磁致伸縮棒設(shè)置，并且在其周?chē)p繞有磁場(chǎng)線圈，當(dāng)該磁場(chǎng)線圈通電時(shí)產(chǎn)生使得磁致伸縮棒伸縮作動(dòng)的磁場(chǎng)；磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)方向上的兩端分別設(shè)置有至少一個(gè)偏置永磁體，以使磁致伸縮棒在磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)方向上介于位于兩端的偏置永磁體之間的方式布置，從而在磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)方向上產(chǎn)生磁場(chǎng)。
[0006]作為優(yōu)選，偏置永磁體在與磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)方向垂直方向上的長(zhǎng)度比磁致伸縮棒的相同方向上的長(zhǎng)度大，以適于在磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)方向上產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)。
[0007]作為優(yōu)選，導(dǎo)出桿經(jīng)由第一過(guò)渡件安裝于磁致伸縮棒的一端，第一過(guò)渡件設(shè)置有收容凹部，位于一端的偏置永磁體收容在該收容凹部中，磁致伸縮棒的另一端經(jīng)由第二過(guò)渡件安裝于殼體的蓋，第二過(guò)渡件與該蓋之間形成用于收容另一偏置永磁體的收容凹部。[0008]作為優(yōu)選，磁致伸縮作動(dòng)器還包括與磁致伸縮棒間隙配合的冷卻水套，冷卻水套用于通冷卻流以實(shí)現(xiàn)對(duì)磁致伸縮棒的冷卻，冷卻水套特別地設(shè)置有多個(gè)槽，通過(guò)所述槽來(lái)設(shè)置用于測(cè)量磁致伸縮棒的應(yīng)變和/或溫度的傳感器。
[0009]作為優(yōu)選，磁致伸縮作動(dòng)器還包括摩擦施加部，用于調(diào)整作用于磁致伸縮作動(dòng)器上摩擦力的大小，摩擦施加部特別地包括摩擦部和調(diào)整螺栓，摩擦部抵接導(dǎo)出桿外周以適于摩擦干涉導(dǎo)出桿，摩擦部特別地摩擦片和摩擦調(diào)節(jié)器，調(diào)整螺栓與摩擦片螺紋接合以適于調(diào)整摩擦片與導(dǎo)出桿之間的作用力，摩擦施加部特別地還包括適于檢測(cè)摩擦片和導(dǎo)出桿之間作用力的摩擦力傳感器。
[0010]作為優(yōu)選，殼體在磁致伸縮棒的布置導(dǎo)出桿的一側(cè)的相反側(cè)布置有通孔，該通孔適于插入特斯拉計(jì)，以便于直接檢測(cè)磁致伸縮棒所受磁場(chǎng)的強(qiáng)度。
[0011]作為優(yōu)選，導(dǎo)出桿與殼體的上端蓋之間設(shè)置有預(yù)壓彈簧，以適于通過(guò)調(diào)整預(yù)緊壓蓋改變預(yù)壓彈簧的預(yù)壓力，導(dǎo)出桿與殼體的上蓋之間特別地還設(shè)置有力傳感器，以能夠檢測(cè)作用在預(yù)壓彈簧上的力的大小。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還一種磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)，其包括上述磁致伸縮作動(dòng)器，所述磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)以豎直方式布置，使得磁致伸縮棒和導(dǎo)出桿以在豎直方向上延伸的方式布置，在導(dǎo)出桿的上端還包括慣性平臺(tái)，慣性平臺(tái)上載置有適于模擬外界負(fù)載變化的慣性質(zhì)量。
[0013]作為優(yōu)選，磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)還包括測(cè)控計(jì)算機(jī)，其通過(guò)A/D接口電路采集設(shè)置磁致伸縮作動(dòng)器和/或磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)的感應(yīng)部件的信息，通過(guò)D/A接口電路控制磁致伸縮作動(dòng)器和/或磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)的相應(yīng)的參數(shù)。
[0014]在本發(fā)明中，非線性敏感參數(shù)包括磁致伸縮作動(dòng)器的預(yù)壓彈簧剛度、外負(fù)載、溫度、干摩擦及磁滯等因素。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的磁致伸縮作動(dòng)器和磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)能夠提取非線性敏感參數(shù)及失穩(wěn)邊界；能夠?yàn)榇胖律炜s作動(dòng)器非線性動(dòng)力學(xué)機(jī)理的提供綜合驗(yàn)證。本發(fā)明為敏感參數(shù)可觀測(cè)、結(jié)構(gòu)采用柔性設(shè)計(jì)的開(kāi)放式非線性機(jī)理驗(yàn)證平臺(tái)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)磁致伸縮作動(dòng)器典型非線性動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行復(fù)現(xiàn)和驗(yàn)證，為磁致伸縮作動(dòng)器的設(shè)計(jì)及安全可靠運(yùn)行提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐，對(duì)促進(jìn)其最終走向廣泛應(yīng)用具有重要意義。
[0016]本發(fā)明具有開(kāi)放性、柔性設(shè)計(jì)、精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，敏感參數(shù)可觀測(cè)，可檢測(cè)全非線性因素失穩(wěn)邊界條件，為研究磁致伸縮作動(dòng)器的穩(wěn)定裕度及磁致伸縮作動(dòng)器設(shè)計(jì)安全可靠運(yùn)行提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的磁致伸縮作動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式。[0021]如圖1所示，磁致伸縮作動(dòng)器包括:殼體10，其內(nèi)形成一個(gè)收容空間并且兩端分別用端蓋12、14封閉；磁致伸縮棒16，其能在磁場(chǎng)的作用下伸縮并且被收容在殼體10內(nèi)；導(dǎo)出桿18，其以力傳動(dòng)的方式安裝于磁致伸縮棒16，其能接受磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)；線圈支撐套18，其包圍磁致伸縮棒16設(shè)置，并且在其周?chē)p繞有磁場(chǎng)線圈24，當(dāng)該磁場(chǎng)線圈24通電時(shí)產(chǎn)生使得磁致伸縮棒16伸縮作動(dòng)的磁場(chǎng)；磁致伸縮棒16的伸縮作動(dòng)方向上的兩端分別設(shè)置有至少一個(gè)偏置永磁體20、22，以使磁致伸縮棒在磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)方向上介于位于兩端的偏置永磁體20、22之間的方式布置，從而在磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)方向上產(chǎn)生磁場(chǎng)，其中偏置永磁體在與磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)方向垂直方向上的長(zhǎng)度比磁致伸縮棒的相同方向上的長(zhǎng)度大。
[0022]磁場(chǎng)線圈24匝數(shù)優(yōu)化分布，以使線圈支撐套18內(nèi)的磁致伸縮棒16處在均勻的激勵(lì)磁場(chǎng)中。在圖不的實(shí)施方式中，不出有兩個(gè)偏置永磁體20、22，即上偏置永磁體20和下偏置永磁體22。偏置永磁體的尺寸適于在磁致伸縮棒16的伸縮作動(dòng)方向上產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)。優(yōu)選地，偏置永磁體在與磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)方向垂直方向上的長(zhǎng)度比磁致伸縮棒的相同方向上的長(zhǎng)度大。與圍繞磁致伸縮棒16布置的圓筒形永磁鐵所產(chǎn)生偏置磁場(chǎng)相比，該方式易于獲得較均勻的磁場(chǎng)且其磁阻很小。
[0023]導(dǎo)出桿18經(jīng)由第一過(guò)渡件26安裝于磁致伸縮棒16的一端，第一過(guò)渡件26設(shè)置有收容凹部，位于一端的偏置永磁體20收容在該收容凹部中，磁致伸縮棒16的另一端經(jīng)由第二過(guò)渡件28安裝于殼體10的蓋14，第二過(guò)渡件28與該蓋14之間形成用于收容另一偏置永磁體22的收容凹部。
[0024]磁致伸縮作動(dòng)器還包括與磁致伸縮棒16間隙配合的冷卻水套30，冷卻水套30用于通冷卻流通對(duì)磁致伸縮棒進(jìn)行冷卻，冷卻水套設(shè)置有多個(gè)槽，通過(guò)所述槽來(lái)設(shè)置用于測(cè)量磁致伸縮棒的應(yīng)變和/或溫度的傳感器。優(yōu)選地，冷卻水套30與線圈支撐套18之間設(shè)計(jì)有間隙，在不破拆磁路結(jié)構(gòu)的前提下，可自由更換傳感器，符合柔性理念。冷卻水套30設(shè)計(jì)有優(yōu)化矩形槽，冷卻水套30與磁致伸縮棒16間隙配合。在圖示的實(shí)施方式中，冷卻水套30上下兩個(gè)矩形槽布置有應(yīng)變片32、34，應(yīng)變片32、34黏貼在磁致伸縮棒16上，以檢測(cè)磁致伸縮棒16的變形。應(yīng)變片的數(shù)量可以不是兩個(gè)，而是多個(gè)。傳感器的類型也不必是應(yīng)變片，可以是其它類型的應(yīng)變傳感器。在中間矩形槽內(nèi)設(shè)計(jì)有溫度傳感器36。由于溫度對(duì)磁致伸縮特性影響較大，因此采用水冷的方式對(duì)磁致伸縮棒16進(jìn)行冷卻，并且溫度傳感器36對(duì)磁滯伸縮棒16的溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)，一方面使其發(fā)揮出最佳特性，另一方面，可以改變溫度，研究溫度對(duì)磁致伸縮作動(dòng)器的影響。
[0025]磁致伸縮作動(dòng)器還包括摩擦施加部，用于調(diào)整作用于磁致伸縮作動(dòng)器上的摩擦力的大小。摩擦施加部特別地包括摩擦部和調(diào)整螺栓，摩擦部抵接導(dǎo)出桿外周以適于摩擦干涉導(dǎo)出桿，摩擦部特別地摩擦片和摩擦調(diào)節(jié)器，調(diào)整螺栓與摩擦片螺紋接合以適于調(diào)整摩擦片與導(dǎo)出桿之間的作用力，摩擦施加部特別地還包括適于檢測(cè)摩擦片和導(dǎo)出桿之間的作用力的摩擦力傳感器在圖示的實(shí)施方式中，摩擦施加部包括摩擦片40、摩擦調(diào)節(jié)器44和調(diào)整螺栓42，摩擦片40抵接導(dǎo)出桿18外周以適于摩擦干涉導(dǎo)出桿18。調(diào)整螺栓42與摩擦片40螺紋接合以適于調(diào)整摩擦片40與導(dǎo)出桿18之間的作用力。調(diào)整螺栓42被固定于摩擦調(diào)節(jié)器44的凸緣部，摩擦調(diào)節(jié)器44的基部與導(dǎo)出桿18外周接觸。通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)整螺栓42的預(yù)緊力，能夠有效地設(shè)定摩擦施加部與磁致伸縮作動(dòng)器之間的干摩擦力的大小。在試驗(yàn)時(shí)，可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定干摩擦力的大小。摩擦施加部特別地還包括適于檢測(cè)摩擦片和導(dǎo)出桿之間作用力的摩擦力傳感器45。
[0026]在圖不的實(shí)施方式中，殼體10在磁致伸縮棒16的一側(cè)布置有通孔46,該通孔適于插入特斯拉計(jì)，以便于直接檢測(cè)磁致伸縮棒所受磁場(chǎng)的強(qiáng)度。通孔也可以采用其他形式設(shè)置。特斯拉計(jì)可直接通過(guò)深入通孔46檢測(cè)磁致伸縮棒16所受磁場(chǎng)，該檢測(cè)方式與其它間接檢測(cè)方式或者間隔一定距離檢測(cè)更為精確。
[0027]導(dǎo)出桿18與預(yù)緊壓蓋12之間設(shè)置有預(yù)壓彈簧48，以適于通過(guò)調(diào)整預(yù)緊壓蓋12改變預(yù)壓彈簧的預(yù)壓力，導(dǎo)出桿與殼體的一個(gè)蓋之間特別地還設(shè)置有力傳感器50，以能夠檢測(cè)作用在預(yù)壓彈簧48上的力的大小。
[0028]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖中所示，磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)包括磁致伸縮作動(dòng)器，磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)以豎直方式布置，使得磁致伸縮棒16和導(dǎo)出桿18以在豎直方向上延伸的方式布置，在導(dǎo)出桿18的上端還包括慣性平臺(tái)2，慣性平臺(tái)2上載置有適于模擬外界負(fù)載變化的慣性質(zhì)量4，慣性質(zhì)量4通過(guò)布置在慣性平臺(tái)2頂端的螺母進(jìn)行固定。磁致伸縮作動(dòng)器的下蓋14 (底座)被支承在支撐平臺(tái)6上。支撐平臺(tái)6設(shè)置有與磁致伸縮作動(dòng)器布置方向平行地延伸的導(dǎo)向桿8，導(dǎo)向桿8的一端固定到慣性平臺(tái)2，另一端固定到支撐平臺(tái)6。導(dǎo)向桿8的布置使得慣性平臺(tái)2上下運(yùn)動(dòng)時(shí)更為平穩(wěn)。
[0029]如圖所示，磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)還包括控制系統(tǒng)，測(cè)控計(jì)算機(jī)通過(guò)A/D接口電路采集位置傳感器、力傳感器、特斯拉計(jì)、應(yīng)變片、溫度傳感器的信息，通過(guò)D/A接口電路控制磁場(chǎng)大小，組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制精度高。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)能夠提取包含非線性預(yù)壓彈簧剛度、干摩擦、溫度、外負(fù)載及磁滯等因素非線性敏感參數(shù)及失穩(wěn)邊界，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用開(kāi)放式柔性設(shè)計(jì)，適用于全非線性因素的測(cè)量，并且可根據(jù)需要改變外界條件，真實(shí)反映失穩(wěn)條件；所述磁致伸縮作動(dòng)器非線性機(jī)理驗(yàn)證平臺(tái)采用上下兩片永永磁體提供偏置磁場(chǎng)，與圓筒形永磁鐵產(chǎn)生偏置磁場(chǎng)，該方式易于獲得較均勻的磁場(chǎng)且其磁阻很小。
[0031]磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)的一個(gè)示例性實(shí)施方式的工作方式如下，也可以其他方式工作。
[0032]測(cè)控計(jì)算機(jī)通過(guò)控制磁場(chǎng)線圈24中的電流，從而控制磁致伸縮棒16的磁場(chǎng)，上偏置永磁體20與下偏置永磁體22構(gòu)成偏置閉合磁路，當(dāng)磁場(chǎng)線圈24中的電流為零時(shí)，磁致伸縮棒16受偏置磁場(chǎng)和預(yù)壓力的作用而表現(xiàn)為預(yù)壓縮，當(dāng)磁場(chǎng)線圈24中的電流不為零時(shí)，磁滯伸縮棒16伸長(zhǎng)，因此，當(dāng)磁場(chǎng)線圈24中通過(guò)交變電流，磁場(chǎng)線圈24產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，磁致伸縮棒16隨之伸縮，磁致伸縮棒16通過(guò)導(dǎo)出桿18將運(yùn)動(dòng)傳遞給慣性平臺(tái)2，慣性平臺(tái)2隨之上下運(yùn)動(dòng)。
[0033]由于溫度對(duì)磁致伸縮特性影響較大，因此采用水冷的方式對(duì)磁致伸縮棒進(jìn)行冷卻，并且溫度傳感器36對(duì)磁滯伸縮棒16的溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)，一方面使其發(fā)揮出最佳特性，另一方面，可以改變溫度，研究溫度對(duì)磁致伸縮作動(dòng)器的影響。
[0034]磁致伸縮棒16底部的特斯拉計(jì)9檢測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度，并傳送給控制計(jì)算機(jī)，控制計(jì)算機(jī)處理信息后控制磁場(chǎng)線圈24電流的大小，構(gòu)成磁場(chǎng)閉環(huán)控制，因此該磁場(chǎng)的控制精度高，對(duì)研究磁致伸縮特性非常有利。
[0035]磁致伸縮棒16上下兩端貼有應(yīng)變片32、34，實(shí)時(shí)檢測(cè)磁致伸縮棒16的位移變化，與傳統(tǒng)的間接檢測(cè)相比更為精確，并且在磁致伸縮作動(dòng)器輸出端設(shè)計(jì)有位置傳感器17，檢測(cè)輸出位移，測(cè)控計(jì)算機(jī)對(duì)輸出位移和磁致伸縮棒16自身的伸長(zhǎng)實(shí)時(shí)對(duì)比。
[0036]預(yù)壓彈簧(蝶簧)48為磁致伸縮棒16提供預(yù)壓力，可以在不破拆的情況下，僅僅調(diào)整預(yù)緊壓蓋12，就可以調(diào)整預(yù)壓力，力傳感器50實(shí)時(shí)將力的大小傳遞給控制計(jì)算機(jī)，并顯示力的大小，改變預(yù)壓力的大小，可以檢測(cè)預(yù)壓力對(duì)磁滯伸縮材料特性的影響。
[0037]摩擦施加器為磁致伸縮棒16提供干摩擦，可以在不破拆的情況下，僅僅通過(guò)調(diào)整螺栓42，就可以調(diào)整摩擦力的大小，摩擦力傳感器46實(shí)時(shí)將力的大小傳遞給控制計(jì)算機(jī)，并顯示力的大小，改變摩擦力的大小，可以檢測(cè)干摩擦對(duì)磁滯伸縮材料特性的影響。
[0038]為了研究負(fù)載對(duì)磁致伸縮作動(dòng)器的影響，可以在慣性平臺(tái)2上改變慣性質(zhì)量4，從而得到負(fù)載對(duì)磁滯伸縮材料特性的影響。
[0039]本發(fā)明可以提取包含非線性預(yù)壓彈簧剛度、干摩擦、溫度、負(fù)載及磁滯等因素非線性敏感參數(shù)及失穩(wěn)邊界，研究發(fā)現(xiàn)在預(yù)壓力為6Mpa時(shí)磁致伸縮特性最佳，因此在研究其它非線性因素如干摩擦、溫度、負(fù)載等對(duì)磁致伸縮作動(dòng)器的影響時(shí)，可以在預(yù)壓力為6Mpa下進(jìn)行。
[0040]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種磁致伸縮作動(dòng)器，其特征在于，包括: 殼體，其內(nèi)形成一個(gè)收容空間并且兩端分別用蓋封閉； 磁致伸縮棒，其能在磁場(chǎng)的作用下伸縮并且被收容在殼體內(nèi)； 導(dǎo)出桿，其以力傳動(dòng)的方式安裝于磁致伸縮棒，其能接受磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)； 線圈支撐套，其包圍磁致伸縮棒設(shè)置，并且在其周?chē)p繞有磁場(chǎng)線圈，當(dāng)該磁場(chǎng)線圈通電時(shí)產(chǎn)生使得磁致伸縮棒伸縮作動(dòng)的磁場(chǎng)； 磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)方向上的兩端分別設(shè)置有至少一個(gè)偏置永磁體，以使磁致伸縮棒在磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)方向上介于位于兩端的偏置永磁體之間的方式布置，從而在磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)方向上產(chǎn)生磁場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁致伸縮作動(dòng)器，其特征在于，其中偏置永磁體在與磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)方向垂直方向上的長(zhǎng)度比磁致伸縮棒的相同方向上的長(zhǎng)度大，以適于在磁致伸縮棒的伸縮作動(dòng)方向上產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁致伸縮作動(dòng)器，其特征在于，導(dǎo)出桿經(jīng)由第一過(guò)渡件安裝于磁致伸縮棒的一端，第一過(guò)渡件設(shè)置有收容凹部，位于一端的偏置永磁體收容在該收容凹部中，磁致伸縮棒的另一端經(jīng)由第二過(guò)渡件安裝于殼體的蓋，第二過(guò)渡件與該蓋之間形成用于收容另一偏置永磁體的收容凹部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁致伸縮作動(dòng)器，其特征在于，還包括與磁致伸縮棒間隙配合的冷卻水套，通過(guò)冷卻水套中通冷卻流對(duì)磁致伸縮棒進(jìn)行冷卻，冷卻水套特別地設(shè)置有多個(gè)槽，通過(guò)所述槽來(lái)設(shè)置用于測(cè)量磁致伸縮棒的應(yīng)變和/或溫度的傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁致伸縮作動(dòng)器，其特征在于，還包括摩擦施加部，用于調(diào)整作用于磁致伸縮作動(dòng)器上的摩擦力的大小，摩擦施加部特別地包括摩擦部和調(diào)整螺栓，摩擦部抵接導(dǎo)出桿外周以適于摩擦干涉導(dǎo)出桿，摩擦部特別地摩擦片和摩擦調(diào)節(jié)器,調(diào)整螺栓與摩擦片螺紋接合以適于調(diào)整摩擦片與導(dǎo)出桿之間的作用力，摩擦施加部特別地還包括適于檢測(cè)摩擦片和導(dǎo)出桿之間的作用力的摩擦力傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁致伸縮作動(dòng)器，其特征在于，殼體在磁致伸縮棒的布置導(dǎo)出桿的一側(cè)的相反側(cè)布置有通孔，該通孔適于插入特斯拉計(jì)，以便于直接檢測(cè)磁致伸縮棒所受磁場(chǎng)的強(qiáng)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁致伸縮作動(dòng)器，其特征在于，導(dǎo)出桿與殼體的上端蓋之間設(shè)置有預(yù)壓彈簧，以適于通過(guò)調(diào)整預(yù)緊壓蓋改變預(yù)壓彈簧的預(yù)壓力，導(dǎo)出桿與殼體的一個(gè)蓋之間特別地還設(shè)置有力傳感器，以能夠檢測(cè)作用在預(yù)壓彈簧上的力的大小。
8.—種磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)，其包括權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的磁致伸縮作動(dòng)器，所述磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)以豎直方式布置，使得磁致伸縮棒和導(dǎo)出桿以在豎直方向上延伸的方式布置，在導(dǎo)出桿的上端還包括慣性平臺(tái)，慣性平臺(tái)上載置有適于模擬外界負(fù)載變化的慣性質(zhì)量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)，還包括測(cè)控計(jì)算機(jī)，其通過(guò)A/D接口電路采集設(shè)置磁致伸縮作動(dòng)器和/或磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)的感應(yīng)部件的信息，通過(guò)D/A接口電路控制磁致伸縮作動(dòng)器和/或磁致伸縮作動(dòng)器試驗(yàn)平臺(tái)的相應(yīng)的參數(shù)。
【文檔編號(hào)】H02N2/02GK103888017SQ201410158946
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】劉永光, 楊曉偉, 王一軒, 高曉輝, 程楠楠, 劉文磊, 孫健 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)