Магнитострикционное устройство микроперемещений

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5()5 Н 01 1, 41/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

- ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 3602109/25 (22) Об.06.83 (46) 15.07.93, Бюл. V 26 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) А.P.Тлявлин, Л.Л.Затолокин, П.А.Грахов и С.Т.Кусимов (56) Авторское свидетельство СССР

У 256511, кл. G 03 В 9/30, 19б8.

Патент СНА Г 2542075, кл. 310-26, опублик. 1951. (54)(57) ИАГНИТОСТРИКЦ,ОННОЕ УСТРОПСТЯО ИИКРППЕРЕИЕЩЕНИЙ, содержащее консольно закрегленный в замыкающем ко-, жухе магнитострикционный элемент в виде биметаллической пластины и обмотку намагничивания, о т л и ч а ю щ еc c R тем, что, с целью повышения

Изобретение относится к области приборостроения и может быть применено при конструировании устройств прецизионных микроперемещений, Известно магнитострикционное устройство, содержащее консольно закрепленный на основании магнитострикционный элемент — биметаллическую пластину, один из слоев которой выполнен из магнитострикционного материала, и обмотку намагничивания.

Недостатком устройства является малый диапазон перемещений, обусловленный тем, что немагнитострикционный слой пластины не изменяет своей длины при намагничивании и не способствует прогибу пластины„

„„Ь0„, 1124821 Al точности микроперемещени."", за счет исключения температурной погрешности, слои биметаллической пластины выполнены из одного магнитострикционного материала со взаимно перпендикулярными направлениями легкого намагничивания, замыкающий кожух выполнен в виде двух перекрещивающихся под прямым углом полос, расположенных по направлениям легкого намагничивания слоев биметаллической пластины, а обмотка намагничивания выполнена из двух электрически не связанных частей, каждая из которых размещена на одной из полос кожуха, при этом биметаллическая пластина одним из углов скреплена с кожухом, а к противоположному углу подсоединен перемещаемый объект.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является магнитострикционное устройство микроперемещений, содержащее консольно закрепленный в замыкающем кожухе магнитострикционный элемент в виде биметаллической пластины и обмотку намагничивания.

Биметаллическая пластина выполнена из материалов .с разными по знаку коэффициентами магнитострикции, что существенно увеличивает диапазон перемещений свободного ее конца.

Недостатком устройства является малая точность микроперемещений, обусловленная тем, что слои пластины выполнены из различных материалов, 1124821 обладающих различными физическими свойствами, что может приводить к неконтролируемым перемещениям, например, при изменении температуры за счет разных коэффициентов линейного расширения материала слоев.

Цель изобретения — повышение точности микроперемещений за счет исключения температурной погрешности.

Поставленная цель достигается тем„ что в магнитострикционном устройстве микроперемещений, содержащем консольН<> закрепленный в замыкающем ко>кухе магнитострикционный элемент в виде биметаллической пластины и обмотку намагничивания, слои биметаллической пластины выполнены из одного магнитострикционного материала, íî со взаимно перпендикулярными направлениями легкого намагничивания, замы" кающий кожух выполнен в виде лвух перекрещивающихся под прямым углом голос, располо>кенных по направлениям легкого намагничивания слоев биметал- 25 лической пластины, а обмотка намагничивания выполнена из двух электрически несвязанных частей, ка>края из которых размещена на одной из полос кожуха, при этом биметаллическая g(j пластина одним из углов скреплена с кожухом, а к противоположному углу подсоединен перемещаемый объект, Выполнение слоев биметаллической пластины из одного магнитострикцион" ного материала, но со взаимно перпендикулярной текстуровкой исключает возникновение ложного перемещения при изменении температуры, что и обеспечивает дости>кение поставленной 40 цели.

На фиг„1 схематически изображено устройство микроперемещений; на фиг.2 - сечение устройства по А-А; на фиг, 3 - устройство со 45 металлической пластиной„

Устройство содержит биметаллическую пластину 1, слои 2 и 3 которой выполнены из одного магнитострикционного материала, но со взаимно перпендикулярными направлениями легкого намагничивания, замыкающий кок<ух 4, вы- полненный в виде двух перекрещивающихся под прямым углом полос 5 и 6, и выполненную из двух электрически несвязанных частей 7 и 8 обмотку намагничивания, при этом часть 7 обмотки намотана на полосу 5 кожуха, а часть 8 - на полосу 6. Пластина 1 соединена в виде консоли с кожухом

4 олним из своих четырех углов. На фиг.! место соединения 9 пластины 1 с кожухом 4 обозначено штриховкой.

Соединение может быть осуществлено сваркой, пайкой, склеиванием и flpy гиии способами, К противоположному закрепленному на кожухе 4 углу пластины 1 подсоединяется перемещаемый объект (на фиг,1 он не показан).

Устройство работает следующим образом. Предположим, что направление легкого намагничивания слоя 3 пластины 1 совпадает с осью Х (см.фиг.1), а направление легкого намагничивания слоя 2 пластины 1 совпадает с осью Y.

При подключении части 7 обмотки намагничивания к источнику постоянного тока слой 3 пластины 1 будет намагничиваться по направлению леп<ого намагничивания, а слой 2 - поперек направления легкого намагничивания.

Так как магнитное сопротивление в направлении легкого намагничивания (слой 3} приблизительно в 20-50 раз меньше магнитного сопротивления поперек направления легкого намагничивания (слой 2), то сло" 3 намагнитится приблизительно в 20-50 раз сильнее,. чем слой 2, и за счет линейной магнитострикции удлинится больше, чем сло" 2,,Так как слои 2 и 3 пластины 1 между собой жестко соединены, то пластина 1 прогнется вокруг оси в сторону слоя 2 и пе" ремещаемый объект переместится -(см. фиг,1) относительно неподви>кного угла 9 в сторону наблюдателя. При отключении части 7 обмотки намагничивания пластина 1 вернется в исходное состояние, При подключении части 0 обмотки намагничивания к источнику постоянного тока слой 3 пластины 1 будет намагничиваться поперек направления легкого намагничивания, а слой 2 - по направлению легкого намагничивания, пластина 1 прогнется вокруг оси У. в сторону слоя 3, и перемещаемый объект переместится от наблюдателя. Величину перемещения можно регулировать изменением тока в частях 7 и R обмотки намагничивания.

При изменении температуры пластины 1 или всего устройства из-за равенства температурных коэффициентов линейногo pRclUHpBHHR материала слоев

2 и 3 (то есть одного и того же ма 12М? 1

Д териала) изгиба пластины не будет, 1 благодаря чему исключается температурная погрешность при рабочем микроперемещении,Проведенные расчеты показывают, что при одинаковых размерах (в расчетах длина пластины принимал; . ра ой

80 мм при толщине 5 мм) в зависимости от материала слоев пластины в прототипе температурная погрешность составляет 2-3 мкм на градус, что для прецизионного устройства недопустимо.

»Z48Z1

Редактор Г.Берсенева Техрел М.Иоргентал Корректор И.С1макова

= аказ 2834 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

» 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101