磁控形狀記憶合金自傳感執行器的製作方法

2023-09-19 07:44:20 1

專利名稱：磁控形狀記憶合金自傳感執行器的製作方法
技術領域：
本發明屬於傳感器技術領域，特別涉及一種採用雙線圈結構、將傳感器與執行器的兩種 功能集成在一起的磁控形狀記憶合金自傳感執行器，主要用於對外部作用力、加速度或振動 的檢測與控制。
背景技術：
-
傳感器技術是現代科技的前沿技術，是製造業自動化和信息化的基礎。傳感器智能化是 當前傳感器技術的主要發展方向之一。傳感器技術和智能化技術的結合，使傳感器由單一功 能、單一檢測對象向多功能和多變量檢測發展，也使傳感器由被動進行信號轉換向主動控制 傳感器特性和主動進行信息處理發展，使傳感器由孤立的元器件向系統化、網絡化方向發展。
現有的傳感器和執行器的功能要分別採用傳感器和執行器兩種器件實現，這就使系統的 結構不夠緊湊，加大了設計、安裝難度；而且採用傳感器和執行器兩種器件很難實現同位控 制，即:測試點和控制信號的作用點是一點。
Ni-Mn-Ga合金是1993年才被發現的一種磁控形狀記憶合金(Magnetically Controlled Shape Memory Alloy,縮寫為MSMA)，該材料不僅在溫度場的作用下可以發生熱誘發馬氏體 相變，而且在外加應力場和磁場的作用下，也可以產生應力誘發和磁場誘發馬氏體相變，直' 線變形率可達10%，彎曲變形率可達18%。 MSMA的磁控形狀記憶功能具有可逆性，不僅在 磁場作用下MSMA可產生變形和力，而且在外力作用下通過磁性能的變化可產生電磁信號的 變化，這就為採用MSMA製造執行器和傳感器提供了條件。

發明內容
針對現有技術存在的不足，本發明提供一種將傳感器與執行器兩種功能集成在一起，可 用於外部作用力、加速度或振動控制的磁控形狀記憶合金自傳感執行器。
為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案， 一種磁控形狀記憶合金自傳感執行器， 包括外罩，在外罩的一對相對的罩壁上設置有對應的通孔，在一個通孔處設置有調節螺栓， 調節螺栓與該通孔以螺紋連接；在外罩內設置有兩個鐵心，兩個鐵心間留有間隙，在間隙處 設置有外部具有保護外殼的磁控形狀記憶合金材料，磁控形狀記憶合金材料可在保護外殼內 上、下移動；在另一個通孔處設置有可上、下移動的傳導杆，在傳導杆上設置有擋塊，在擋 塊與外罩之間的傳導杆上設置有反力彈簧；在兩個鐵心上分別設置有勵磁線圈、傳感線圈， 勵磁線圈、傳感線圈分別與外罩外部的控制器相連；調節螺栓和傳導杆分別與磁控形狀記憶 合金材料直接且緊密接觸，所述的調節螺栓、保護外殼和傳導杆均採用非磁性材料製成。所述的外罩採用鐵磁性材料製成。
為了固定磁控形狀記憶合金材料的位置，使磁場能均勻的穿過磁控形狀記憶合金材料； 在未與鐵心接觸的保護外殼的兩側同鐵心之間設置有由非磁性材料製成的固定支架。
所述的兩個鐵心形狀相同、位置對稱，由導磁性能良好的電工鋼片疊壓而成，鐵心各部 分的磁路處於不飽和狀態。
本發明的有益效果
1、 本發明充分利用了磁控形狀記憶合金材料的可逆特性和記憶特性，本發明的自傳感執 行器的測試點和控制信號的作用點是一點，真正實現了同位控制；
2、 本發明將傳感器與執行器兩種功能集成在一起，使系統結構緊湊，降低了設計、安裝 難度；
3、 本發明綜合考慮了測量和控制，優化了系統的整體性能；而且以自傳感執行器為基礎 製成的靈巧單元具有初級的智能，可組成自律微機電控制系統，從而提升了整個控制系統的 性能。


圖1為磁控形狀記憶合金材料在施加控制磁場前後的形狀對比圖2為本發明的磁控形狀記憶合金自傳感執行器的結構示意圖3為本發明的磁控形狀記憶合金自傳感執行器的控制電路接線其中，在圖2、圖3中，H護外殼，2—調節螺栓，3—勵磁線圈，41心，5—磁控
形狀記憶合金材料，6—傳導杆，7—反力彈簧，8—固定支架，9~傳感線圈，IO—控制器，
ll一外罩，12—螺紋，13—通孔，14一擋塊。
具體實施例方式
如圖2、圖3所示， 一種磁控形狀記憶合金自傳感執行器，包括外罩ll，在外罩ll的一 對相對的罩壁上設置有對應的通孔13，在一個通孔13處設置有調節螺栓2，調節螺栓2與該 通孔13以螺紋12連接；在外罩11內設置有兩個鐵心f兩個鐵心4間留有間隙，在間隙處 設置有外部具有保護外殼1的磁控形狀記憶合金材料5,磁控形狀記憶合金材料5可在保護 外殼1內上、下移動；在另一個通孔13處設置有可上、下移動的傳導杆6，在傳導杆6上設 置有擋塊14，在擋塊14與外罩11之間的傳導杆6上設置有反力彈簧7;在兩個鐵心4上分 別設置有勵磁線圈3、傳感線圈9，勵磁線圈3、傳感線圈9分別與外罩11外部的控制器10 相連；調節螺栓2和傳導杆6分別與磁控形狀記憶合金材料5直接且緊密接觸，所述的調節 螺栓2、保護外殼1和傳導杆6均採用非磁性材料製成。
所述的外罩11採用鐵磁性材料製成。為了固定磁控形狀記憶合金材料5的位置，使磁場能均勻的穿過磁控形狀記憶合金材料 5;在未與鐵心4接觸的保護外殼1的兩側同鐵心4之間設置有由非磁性材料製成的固定支架 8。
所述的兩個鐵心4形狀相同、位置對稱，由導磁性能良好的電工鋼片疊壓而成，鐵心4 各部分的磁路處於不飽和狀態。
所述的傳導杆6和調節螺栓2分別用以傳遞外部信息和進行參數調節；勵磁線圈3用以 產生控制磁場；所述的控制器IO用以控制勵磁線圈3電流的大小和處理傳感線圈9的信息並 協調兩個線圈的工作，其硬體電路為常規技術。
下面結合

本發明的一次使用過程
首先，根據被控參數或控制目標的不同，通過調節流過勵磁線圈3初始電流大小或調節 調節螺栓2，設定本發明的磁控形狀記憶合金自傳感執行器的控制參數。
當外部作用力通過本發明的傳導杆6施加到磁控形狀記憶合金材料5時，磁控形狀記憶 合金材料5的長度縮短，其磁導率發生變化，在傳感線圈9中產生感應電勢。控制器10檢測 到傳感線圈9提供的信息後進行處理，並輸出相應的控制指令，調節勵磁線圈3中的電流， 使磁控形狀記憶合金材料5受磁場作用而變形伸長；並通過傳導杆6輸出位移，抑制或抵消 外部作用力，達到檢測和控制外部物理量的目的，實現了本發明的自傳感執行器的功能。
權利要求
1、一種磁控形狀記憶合金自傳感執行器，其特徵在於，包括外罩(11)，在外罩(11)的一對相對的罩壁上設置有對應的通孔(13)，在一個通孔(13)處設置有調節螺栓(2)，調節螺栓(2)與該通孔(13)以螺紋(12)連接；在外罩(11)內設置有兩個鐵心(4)，兩個鐵心(4)間留有間隙，在間隙處設置有外部具有保護外殼(1)的磁控形狀記憶合金材料(5)，磁控形狀記憶合金材料(5)可在保護外殼(1)內上、下移動；在另一個通孔(13)處設置有可上、下移動的傳導杆(6)，在傳導杆(6)上設置有擋塊(14)，在擋塊(14)與外罩(11)之間的傳導杆(6)上設置有反力彈簧(7)；在兩個鐵心(4)上分別設置有勵磁線圈(3)、傳感線圈(9)，勵磁線圈(3)、傳感線圈(9)分別與外罩(11)外部的控制器(10)相連；調節螺栓(2)和傳導杆(6)分別與磁控形狀記憶合金材料(5)直接且緊密接觸，所述的調節螺栓(2)、保護外殼(1)和傳導杆(6)均採用非磁性材料製成。
2、 根據權利要求1所述的一種磁控形狀記憶合金自傳感執行器，其特徵在於所述的外罩 (11)採用鐵磁性材料製成。
3、 根據權利要求1所述的一種磁控形狀記憶合金自傳感執行器，其特徵在於在未與鐵心 (4)接觸的保護外殼(1)的兩側同鐵心(4)之間設置有由非磁性材料製成的固定支架(8)。
4、 根據權利要求1所述的一種磁控形狀記憶合金自傳感執行器，其特徵在於所述的兩個 鐵心(4)形狀相同、位置對稱，由導磁性能良好的電工鋼片疊壓而成，鐵心(4)各部分的 磁路處於不飽和狀態。
全文摘要
本發明屬於傳感器技術領域，特別涉及一種將傳感器與執行器的兩種功能集成在一起的磁控形狀記憶合金自傳感執行器，主要用於對外部作用力、加速度或振動的檢測與控制。本發明包括外罩，在外罩上設置有一對對應的通孔，在一個通孔處設置有調節螺栓，調節螺栓與該通孔以螺紋連接；在外罩內設置有兩個鐵心，鐵心間留有間隙，在間隙處設置有外部具有保護外殼的MSMA材料，MSMA材料可在保護外殼內上、下移動；在另一個通孔處設置有傳導杆，在傳導杆上設置有擋塊，在擋塊與外罩之間設置有反力彈簧；在鐵心上分別設置有勵磁線圈、傳感線圈，兩線圈分別與外罩外部的控制器相連；調節螺栓和傳導杆分別與MSMA材料直接且緊密接觸。
文檔編號G05B19/04GK101620412SQ20091001284
公開日2010年1月6日 申請日期2009年7月31日 優先權日2009年7月31日
發明者喬琚瑤, 危由清, 林成武, 浩 鄭 申請人:瀋陽工業大學