[发明专利]一种超磁致伸缩驱动器及其驱动的高速电磁阀

说明书

技术领域

本发明涉及超磁致伸缩材料及其驱动器装置的应用，属于微驱动技术领域，特别适合于用做高速电磁阀、电液伺服阀、比例阀等的驱动装置。

背景技术

目前高速电磁阀、电液伺服阀、比例阀等的驱动器通常采用电磁铁或是压电晶体材料制作而成；对于这种液压阀来说，普遍存在的问题是其响应时间长，一般为几个毫秒，为提高其快速响应性需要较多的安匝数，较高的驱动电压，故使得线圈发热严重，结构复杂，体积较大，功耗大等，限制了进一步提高其频响。而超磁致伸缩材料(Terfemol-D)是一种新型的功能材料，在磁场激励下，它能产生比传统磁致伸缩材料(如镍、铁等)大几个数量级的应变输出，由于其具有很大的磁致伸缩应变、特高的储能密度、响应快、工作电压低、稳定性与可靠性高、线性度好等特点，是制作高速电磁阀、电液伺服阀、比例阀等驱动器的理想材料。但是相对于液压阀对阀芯的位移要求来说，超磁致伸缩材料的磁致伸缩应变还是太小，如果完全采用超磁致伸缩材料来达到所需要的位移则需要较长的超磁致伸缩材料棒，导致阀的总体长度较长，体积过大，限制了它的实际应用；如果采用放大机构对微位移进行放大，如专利号为ZL200820233841.7和专利号为CN200320110969.1的专利公布了一种通过杠杆进行位移放大8～10的放大机构；由于采用放大机构进行位移放大，故在位移放大的同时输出力将缩小相应倍数，故这类阀，虽然开启时间很短，可是复位时由于相应的预紧力较小(一般情况下超磁致伸缩材料在预压力大约10MPa左右时，其磁致伸缩系数到达最大，而采用棒的直经一般在10mm左右，则相应的弹簧预紧力只能大约为78.5N左右)，则会导致阀芯关闭速度下降，复位时间较长。另外专利号为ZL200820233841.7和CN200320110969.1的专利，当线圈发热使得超磁致伸缩材料温度升高膨胀伸长时，因为没有相应的热位移补偿装置，则使得驱动器的初始位置会随着超磁致伸缩材料温度的变化而变化，从而造成阀芯位置的变化，影响阀的正常使用。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种输出力和位移都较大、热补偿性好、结构简单、成本低、使用寿命长的超磁致伸缩驱动器及其驱动的高速电磁阀。

本发明的技术解决方案是：一种超磁致伸缩驱动器，包括骨架、导磁端盖、磁致伸缩棒、线圈、导磁壳体、导磁输出杆、至少两个热补偿管和至少两个磁致伸缩管；所述的热补偿管为一中空的圆管，其中心截面为形，形的封闭端开一圆孔，形的开口端向外弯曲，与形的竖直边构成L形，每个热补偿管的直径不同，但上端所开圆孔大小相同；所述的导磁壳体为一中空的圆管，其中心截面为形，形的封闭端开一圆孔，该圆孔直径与磁致伸缩棒直径一致，导磁端盖轴向断面设置引线孔；磁致伸缩棒安装在直径最小的一个热补偿管内，热补偿管外套磁致伸缩管，磁致伸缩管外套热补偿管，依此类推，最外层的磁致伸缩管外面套上线圈骨架，线圈骨架上缠绕着线圈，线圈引线通过导磁壳体上的引线孔引出，与外部驱动电路相连；将上述所有安装好的部件装在导磁壳体内部，并通过导磁端盖将导磁壳体开口端密封，导磁端盖内表面中心突出圆柱插入所有热补偿管封闭端所开圆孔中，导磁输出杆安装在导磁壳体封闭端所开圆孔内，并与安装在导磁壳体内部的磁致伸缩棒一端接触。

所述的热补偿管采用高强度结构材料，热膨胀系数为11～13ppm/℃。

所述的热补偿管采用25Cr2MoVA。

所述的磁致伸缩棒、磁致伸缩管的材料热膨胀系数为11～12ppm/℃。

所述的磁致伸缩棒、磁致伸缩管的材料为Terfemol-D。

所述的导磁端盖上设计有加强筋。

一种高速电磁阀，包括上述超磁致伸缩驱动器和液压阀，液压阀安装在导磁壳体外部；所述的液压阀包括螺堵、复位弹簧、密封圈、阀体、阀芯；

阀芯安装在阀体的阀腔内，阀芯与阀体之间密封，阀芯的右端与导磁输出杆的左端接触，阀芯的左端与复位弹簧接触，复位弹簧左端安装有螺堵；螺堵通过其上的螺纹与阀体相连接并密封；阀体与导磁壳体相连接，线圈通断电时，实现阀体上的油口交替通断。

本发明与现有技术相比的有益效果：