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 (А.С. СССР №1371481, Н01L 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 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 (А.С. СССР №1384168, Н01L 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.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является магнитострикционное устройство угловых перемещений, содержащее бимагнитострикционную пластину, закрепленную одним концом на основании, и обмотку намагничивания бимагнитострикционных пластин, 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 (патент РФ №169443, Н01L 41/12, 17.03.2017).
Недостатком данного устройства является недостаточная точность позиционирования, из-за влияния температурного коэффициента теплового расширения происходит неконтролируемое изменение изгиба бимагнитострикционных пластин.
Задачей полезной модели является обеспечение возможности нечеткого управления перемещаемым объектом, увеличение точности позиционирования перемещаемого объекта, увеличение диапазона угловых перемещений.
Технический результат - уменьшение влияния температурного коэффициента теплового расширения на позиционирование перемещаемого объекта.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что магнитострикционное устройство угловых перемещений содержит бимагнитострикционную пластину, закрепленную одним концом на основании, а вторым концом ко второй бимагнитострикционной пластине, и перемещаемый объект, жестко связанный с концом второй бимагнитострикционной пластины, обмотку намагничивания бимагнитострикционных пластин, причем слои бимагнитострикционных пластин имеют разные по знаку коэффициенты магнитострикционной деформации. В отличие от прототипа, каждая бимагнитострикционная пластина оснащена своей обмоткой намагничивания, причем верхние слои обеих бимагнитострикционных пластин имеют положительные по знаку коэффициенты магнитострикционной деформации и выполнены из одинакового материала, а нижние слои - отрицательные по знаку коэффициенты магнитострикционной деформации и выполнены из одинакового материала, первая бимагнитострикционная пластина закреплена одним концом на основании, а вторым концом закреплена посредством подвижного шарнира с одним концом второй бимагнитострикционной пластины, второй конец которой жестко закреплен с перемещаемым объектом на неподвижном шарнире, причем вторая бимагнитострикционная пластина расположена над первой бимагнитострикционной пластиной и параллельно ей.
Существо полезной модели поясняется чертежом. На чертеже изображена схема устройства.
Магнитострикционное устройство угловых перемещений содержит закрепленную одним концом на основании 1 первую бимагнитострикционную пластину 2, а вторым концом закрепленную посредством подвижного шарнира 3 с одним концом второй бимагнитострикционной пластиной 4, второй конец которой закреплен на неподвижном шарнире 5, причем вторая бимагнитострикционная пластина 4 расположена над первой бимагнитострикционной пластиной 2 и параллельно ей, бимагнитострикционные пластины содержат слои магнитострикционного материала 6, 7, 8 и 9, причем слои 6 и 9 выполнены из одинакового материала с положительным коэффициентом магнитострикции, а слои 7 и 8 - из одинакового материала с отрицательным коэффициентом магнитострикции, первую обмотку намагничивания 10, вторую обмотку намагничивания 11, и перемещаемый объект 12, жестко закрепленный на конце второй бимагнитострикционной пластины 4, в месте ее крепления с неподвижным шарниром 5.
Магнитострикционное устройство угловых перемещений работает следующим образом. При подключении обмотки намагничивания 10 к источнику постоянного тока слои 8 и 9 бимагнитострикционной пластины 2 вследствие линейного магнитострикционного эффекта изменяют свою длину, при этом слой 9 удлиняется, а слой 8 укорачивается, первая бимагнитострикционная пластина 2 изгибается и конец второй бимагнитострикционной пластины 4, соединенный с перемещаемым объектом 12, совершает угловое перемещение против часовой стрелки. При подключении обмотки намагничивания 11 к источнику постоянного тока слои 6 и 7 бимагнитострикционной пластины 4 вследствие линейного магнитострикционного эффекта изменяют свою длину, при этом слой 6 удлиняется, а слой 7 укорачивается, вторая бимагнитострикционная пластина 4 изгибается и ее конец, соединенный с перемещаемым объектом 12, совершает угловое перемещение по часовой стрелке. Направление углового перемещения перемещаемого объекта осуществляется выбором обмотки намагничивания 10 или 11, а величина углового перемещения регулируется значением подаваемого тока на эти обмотки намагничивания.
Использование предложенного устройства в высокоточных системах микроперемещений позволяет контролировать направление угловых перемещений, уменьшить влияние температурного коэффициента теплового расширения на точность позиционирования перемещаемого объекта. Это достигается за счет использования на каждой бимагнитострикционной пластине своей отдельной обмотки намагничивания и использования одинаковых материалов для одинаковых слоев каждой бимагнитострикционной пластины.