МАГНИТОСТРИКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Полезная модель относится к области электротехники, конкретно к электрическим устройствам малых перемещений, и может быть использована как исполнительный элемент в узлах высокоточных систем автоматической юстировки оптических элементов, в оптико-механических устройствах, в системах автоматического наведения, для коррекции кинематических цепей в высокоточных станках и т.д.
Известно магнитострикционное устройство угловых перемещений, содержащее закрепленный на основании двухслойный прямоугольный элемент, слои которого выполнены из материалов с различными по знаку коэффициентами магнитострикции, и обмотку продольного намагничивания. В двухслойном элементе выполнены сквозные по толщине элемента продольные пазы, расположенные равномерно по всей ширине элемента, а на свободном конце в поперечном направлении закреплена жесткая пластина из неферромагнитного материала (АС СССР №1371481, H01L 41/12, 17.02.86).
Недостатком данного устройства является невысокая точность позиционирования, т.к. свободный конец пластины помимо угловых перемещений совершает линейные перемещения.
Известно магнитострикционное устройство угловых перемещений, содержащее бимагнитострикционные пластины, закрепленные одним концом на основании, и перемещаемый объект, прикрепленный к оси устройства, образованной в месте жесткого соединения других концов бимагнитострикционных пластин. Количество бимагнитострикционных пластин больше двух, они расположены радиально относительно оси устройства и образуют две группы, отличающиеся чередованием знака магнитострикционных слоев по окружности. Бимагнитострикционные пластины каждой группы магнитосвязаны между собой. При подаче управляющего сигнала на первую группу бимагнитострикционных пластин перемещаемый объект поворачивается в одном направлении. При этом вторая группа бимагнитострикционных пластин выполняет функцию механической нагрузки, создающей обратный крутящий момент. Для поворота перемещаемого объекта в противоположном направлении подают управляющий сигнал на вторую группу бимагнитострикционных пластин. В этом случае первая группа бимагнитострикционных пластин выполняет функцию механической нагрузки (патент РФ №2292611, H01L 41/12, 27.01.2007).
Недостатком данного устройства являются значительные массогабаритные показатели.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является магнитострикционное устройство угловых перемещений, содержащее активный элемент в виде бимагнитострикционной пластины, соединенной с перемещаемым объектом, один конец которой закреплен на основании, и обмотку намагничивания. В устройство введена вторая бимагнитострикционная пластина, одним концом закрепленная на основании и расположенная напротив первой бимагнитострикционной пластины, причем вторые концы бимагнитострикционных пластин жестко соединены между собой с чередованием знака магнитострикционных слоев бимагнитострикционных пластин относительно оси устройства, а перемещаемый объект жестко прикреплен к месту соединения пластин (АС СССР №1384168, H01L 41/12, 29.11.85).
В этом случае отсутствуют линейные смещения перемещаемого объекта при подаче тока в обмотку.
Однако данное устройство имеет значительные габариты, поскольку введенная вторая бимагнитострикционная пластина расположена напротив первой бимагнитострикционной пластины, также в данном устройстве возможность уменьшения толщины бимагнитострикционных пластин для повышения диапазона угловых перемещений ограничена возможной потерей формоустойчивости системы. Кроме того, при уменьшении толщины бимагнитострикционных пластины снижается помехоустойчивость к поперечным возмущающим воздействиям.
Задачей полезной модели является увеличение точности позиционирования перемещаемого объекта, уменьшение возможности потери формоустойчивости при значительной массе перемещаемого объекта, устранение линейных смещений перемещаемого объекта.
Технический результат - увеличение диапазона угловых перемещений.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в магнитострикционном устройстве угловых перемещений, содержащем бимагнитострикционную пластину, закрепленную одним концом на основании, и обмотку намагничивания бимагнитострикционных пластин, в отличие от прототипа, бимагнитострикционная пластина имеет шарнирные соединения на концах, к которым прикреплена вторая бимагнитострикционная пластина, и перемещаемый объект, жестко связанный с концом второй бимагнитострикционной пластины, который шарнирно связан с первой бимагнитострикционной пластиной в месте закрепления ее на основании, при этом внутренние слои бимагнитострикционных пластин, расположенные ближе друг к другу, имеют отрицательный знак коэффициента магнитострикционной деформации.
Существо полезной модели поясняется чертежом. На чертеже изображена схема устройства.
Магнитострикционное устройство угловых перемещений содержит закрепленные на основании 1 первую бимагнитострикционную пластину 2 и вторую бимагнитострикционную пластину 3, которые выполнены в виде одинаковых бимагнитострикционных пластин, соединенных посредством шарниров на концах 4 и 5, содержащих слои магнитострикционного материала 6, 7, причем слои 6 выполнены из материала с положительным коэффициентом магнитострикции, а слои 7 - из материала с отрицательным коэффициентом магнитострикции, обмотку намагничивания 8 и перемещаемый объект 9, жестко закрепленный на конце второй бимагнитострикционной пластины 3 в месте шарнирного соединения с первой бимагнитострикционной пластиной 2, конец которой жестко соединен с основанием 1.
Магнитострикционное устройство угловых перемещений работает следующим образом. При подключении обмотки намагничивания 8 к источнику постоянного тока слои 6, 7 бимагнитострикционных пластин 2, 3 вследствие линейного магнитострикционного эффекта изменяют свою длину, при этом слои 6 удлиняются, а слои 7 укорачиваются, бимагнитострикционные пластины изгибаются, и конец второй бимагнитострикционной пластины 3, соединенный с перемещаемым объектом 9, совершает угловое перемещение. Величину углового перемещения нагрузки можно регулировать изменением силы тока в обмотке намагничивания 8.
Использование предложенного устройства в высокоточных системах микроперемещений позволяет увеличить диапазон угловых перемещений, уменьшить возможность потери формоустойчивости при значительной массе перемещаемого объекта. Это достигается за счет введения дополнительной бимагнитострикционной пластины и соединения их посредством шарниров.