技術領域

本發(fā)明涉及斯特林制冷機技術領域，具體涉及一種具有磁致伸縮效應的微孔系氣體軸承摩擦副。

背景技術：

摩擦副在斯特林制冷機中起著至關重要的作用。目前，常用的摩擦副是由活塞和氣缸組成，氣缸和活塞組成的摩擦副在工作中處于高速往復摩擦磨損狀態(tài)，具有壽命較短、可靠性較低等不足，無法保證斯特林制冷機能夠長期穩(wěn)定地為紅外探測器提供冷源，影響紅外探測器的正常使用；并且由于結構復雜，體積較大，加工精度極高，難以滿足體積較小的摩擦副設計要求。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有磁致伸縮效應的微孔系氣體軸承摩擦副，該摩擦副能夠使斯特林制冷機長期穩(wěn)定且高效率地為紅外探測器提供冷源，保障紅外探測器的正常使用和高可靠度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：

一種具有磁致伸縮效應的微孔系氣體軸承摩擦副，包括活塞、開設在活塞內(nèi)的儲氣腔、安裝在儲氣腔內(nèi)的磁致伸縮元件以及開設在活塞上且與儲氣腔相連通的氣孔；所述磁致伸縮元件上開設有若干通孔。

進一步的，所述活塞的外表面噴涂有耐磨涂層。

進一步的，所述磁致伸縮元件采用稀土超磁致伸縮材料。

進一步的，所述磁致伸縮元件通過支撐架安裝在儲氣腔內(nèi)。

進一步的，所述通孔的孔徑為1~2mm。

由以上技術方案可知，本發(fā)明具有壽命長、可靠性高等特點，能夠使斯特林制冷機長期穩(wěn)定高效地為紅外探測器提供冷源，保障紅外探測器的正常使用和高可靠度；且本發(fā)明滿足體積較小的摩擦副設計要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖；

圖2是在交變磁場作用下磁致伸縮元件發(fā)生徑向膨脹后的本發(fā)明的結構示意圖。

其中：

1、活塞，2、磁致伸縮元件，3、支撐架，4、氣孔，5、儲氣腔，6、磁致伸縮元件與活塞之間的間隙。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明：

如圖1-圖2所示的一種具有磁致伸縮效應的微孔系氣體軸承摩擦副，包括活塞1、開設在活塞1內(nèi)的儲氣腔5、安裝在儲氣腔5內(nèi)的磁致伸縮元件2以及開設在活塞1上且與儲氣腔5相連通的氣孔4；所述磁致伸縮元件2上開設有若干通孔?；钊鈧仍O有與活塞相互配合的氣缸，氣缸和活塞做往復運動?；钊c氣缸之間及外部圍成的腔體為壓縮腔。在活塞的中上部開設有一開口向上的凹槽，該凹槽即為儲氣腔。所述磁致伸縮元件采用磁性材料制成。

進一步的，所述活塞1的外表面噴涂有耐磨涂層。所述耐磨涂層具有低于0.15的摩擦系數(shù)，且其附著力為0級。通過在活塞的外表面噴涂一層厚度為50μm的耐磨涂層，能夠減小活塞與氣缸之間的摩擦。

進一步的，所述磁致伸縮元件2采用稀土超磁致伸縮材料。

進一步的，所述磁致伸縮元件2通過支撐架3安裝在儲氣腔5內(nèi)。

進一步的，所述通孔的孔徑為1~2mm。通過在采用磁性材料燒結形成磁致伸縮元件的過程中，對磁致伸縮元件上的通孔的孔徑大小進行設計，能夠對在活塞運動過程中，進入到磁致伸縮元件中的氣體的流速和流量進行控制。在在交變磁場的作用下，磁致伸縮元件會發(fā)生徑向收縮或膨脹，隨著磁致伸縮元件的徑向收縮或膨脹，通孔的孔徑大小也會發(fā)生變化。若干通孔在磁致伸縮元件上均勻分布，這些通孔是采用磁性材料燒結成磁致伸縮元件的過程中形成的。

進一步的，本發(fā)明所采用的氣體為氦氣（即壓縮腔、儲氣腔以及進入到磁致伸縮元件通孔中的氣體都為氦氣），且氦氣的純度為99.999%。

本發(fā)明的工作原理為：

本發(fā)明是基于磁致伸縮原理，通過控制磁致伸縮元件上的通孔的通徑大小，使磁致伸縮元件上的通孔起到氣體軸承內(nèi)所需的氣體閥門的作用。具體地說，在斯特林制冷機工作過程中，活塞在壓縮腔中高速往復運動，對氣體進行壓縮，從而形成了高壓和低壓。高壓和低壓指壓縮腔中氣體的壓強高低。高壓時，磁致伸縮元件2在交變磁場的作用下，產(chǎn)生如圖2所示的徑向膨脹，壓縮腔內(nèi)的壓縮氣體進入到活塞1內(nèi)的儲氣腔5中，儲氣腔中的壓縮氣體通過通孔進入到磁致伸縮元件2中，并同時由氣孔4向活塞外表面緩釋高壓氣體，在氣缸和活塞的間隙內(nèi)形成氣體軸承作用，以減緩氣缸和活塞之間的摩擦作用，降低摩擦磨損。低壓時，磁致伸縮元件2在交變磁場作用下，產(chǎn)生徑向收縮，此時磁致伸縮元件2和活塞1之間產(chǎn)生間隙6，高壓時進入到磁致伸縮元件2的通孔中的氣體被反向鎖定，無法從磁致伸縮元件2的通孔中出來進入到儲氣腔及壓縮腔中；但儲氣腔5內(nèi)的氣體依然通過氣孔4向活塞1表面緩釋高壓氣體，在氣缸和活塞外表面間隙內(nèi)起到氣體軸承作用，以減緩氣缸和活塞之間的摩擦作用，降低摩擦磨損?？偟膩碚f，隨著活塞1的往復運動，位于活塞1儲氣腔5內(nèi)的磁致伸縮元件2在交變磁場的作用下產(chǎn)生徑向收縮和膨脹，從而改變磁致伸縮元件2的通孔的通徑（即孔徑）大小，使通孔起到氣體軸承內(nèi)所需的氣體閥門的作用，以降低摩擦磨損，提高摩擦副的可靠度，延長摩擦副的壽命。

以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權利要求書確定的保護范圍內(nèi)。