能實現弧形運動的差動式磁控形狀記憶合金裝置的製作方法

2023-07-27 16:26:11

專利名稱：能實現弧形運動的差動式磁控形狀記憶合金裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及計算機控制技術和微型機器人運動及位置控制執行器技術，尤其涉及一種能實現弧形運動的差動式磁控形狀記憶合金裝置。
背景技術：
現代計算機控制技術和微型機器人的發展，對體積小、重量輕和高力能密度運動及位置控制執行器的要求越來越高。利用傳統電機構成的執行器不僅功率密度(功率與重量或體積之比)較低，而且多需要機械傳動機構或變速系統，致使結構與控制技術比較複雜。因此，利用新型功能材料研製執行器日益受到的關注。MSMA(Magnetical IyControlled Shape Memory Alloy 的縮寫，中文含義磁控·形狀記憶合金)是一種新型具有形狀記憶功能的合金材料，與溫控型形狀記憶合金不同，MSMA是1993年才被發現的一種新型具有形狀記憶功能的合金材料。磁控形狀記憶合金兼具磁致伸縮材料響應速度快與溫控型形狀記憶合金變形率大的優點，目前，其變形率可達·到10%以上，動態響應時間為微秒級，比溫控形狀記憶合金動態響應速度提高近百倍，特別適合於製造高精度的運動與位置控制執行器。儘管現在對MSMA的顯微結構、相變、應變及形狀記憶效應的研究較多，然而對其應用研究不多。磁控形狀記憶合金可產生直線變形和彎曲變形，目前主要應用於直線變形執行器，因此存在著傳統MSMA執行器磁場恢復彈簧壓力不易調整、MSMA變形受溫度影響較大，主要應用在直線執行器領域的缺點。
發明內容本實用新型的目的就是為了解決現有技術傳統MSMA執行器磁場恢復彈簧壓力不易調整、MSMA變形受溫度影響較大，主要應用在直線執行器領域的問題；提供一種能實現弧形運動的差動式磁控形狀記憶合金裝置；通過靴狀鐵芯及繞在其上面的線圈、弧狀鐵芯提供了弧形磁控記憶合金所需磁場，實現了高精度的弧形運動軌跡的輸出，消除了溫度的影響，提高了控制穩定性和動態響應速度。為了實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案能實現弧形運動的差動式磁控形狀記憶合金裝置，包括鐵芯A I，鐵芯B I，鐵芯C，鐵芯D，鐵芯A II，鐵芯B II，所述鐵芯A I、鐵芯B I、鐵芯C、鐵芯D分別設有線圈A，線圈B，線圈C，線圈D ;所述鐵芯A I與鐵芯C、所述鐵芯B I與鐵芯D、所述鐵芯A II與鐵芯BII分別以水平中心平面為對稱面；所述鐵芯A I與鐵芯C之間，所述鐵芯B I與鐵芯D之間分別設有間隙III，所述鐵芯A II與鐵芯B II之間設有間隙I ;所述鐵芯A I與鐵芯BI之間，所述鐵芯C與鐵芯D之間設有間隙IV ;所述鐵芯A I、鐵芯B I與鐵芯A II的間隙內設有磁控記憶合金A，所述鐵芯C、鐵芯D與鐵芯B II的間隙內設有磁控記憶合金B，所述磁控記憶合金A與磁控記憶合金B之間設有間隙II，所述間隙II與間隙I、間隙III位置對應，所述間隙II內設有連杆A，連杆B，所述連杆A、連杆B的一端部分別與間隙II接觸；所述鐵芯A I、鐵芯B I、鐵芯C、鐵芯D為靴狀鐵芯；所述鐵芯A II、鐵芯B II為弧狀鐵芯；所述磁控記憶合金A與磁控記憶合金B為弧狀磁控記憶合金。所述鐵芯A I與鐵芯B I，所述鐵芯C與鐵芯D，所述連杆A與-連杆B，所述鐵芯A II，所述鐵芯 B II，所述磁控記憶合金A，所述磁控記憶合金B均以垂直中心平面為對稱
面放置。所述連杆A、連杆B徑向的剖面為「T」形，所述「T」形的上部位置的兩側分別與弧狀磁控記憶合金A與弧狀磁控記憶合金B的端面接觸。本實用新型的有益效果由於本實用新型能實現弧形運動的差動式磁控形狀記憶合金裝置，包括線圈A，靴狀鐵芯A，弧狀鐵芯A，弧狀磁控記憶合金A，線圈B，靴狀鐵芯B，弧狀鐵芯B，弧狀磁控記憶合金B，線圈C，靴狀鐵芯C，線圈D，靴狀鐵芯D，連杆A，連杆B ;當線圈A和線圈B通入電流後，則磁場將由靴狀鐵芯A、弧狀鐵芯A、靴狀鐵芯B、靴狀鐵芯A閉合，這時弧狀磁控記憶合金A處於該磁場的作用下，沿著弧狀空間運動；與此相同，當線圈C和線圈D通入電流後，則磁場將由靴狀鐵芯C、弧狀鐵芯B、靴狀鐵芯D、靴狀鐵芯C閉合，這時弧狀磁控記憶合金B處於該磁場的作用下，沿著弧狀空間運動。當上述兩個磁場大小相同時，弧狀磁控記憶合金A與弧狀磁控記憶合金B受到的磁場相同，二者的形變亦相同，因此弧狀運動輸出連杆A和B，則無運動輸出；當上述兩個磁場有差別時，則弧狀運動輸出連杆A和B則有弧狀運動輸出。具有以下有益效果消除了溫度的影響，提高了控制精度、穩定性和動態響應速度，實現了高精度的弧形運動軌跡的輸出。

圖I為本實用新型的結構示意圖。圖中，I-線圈A，2-鐵芯A I，3-鐵芯A II，4-弧狀磁控記憶合金A，5-線圈B，6-鐵芯B I，7-鐵芯B II，8-弧狀磁控記憶合金B，9-線圈C，10-鐵芯C，11-線圈D，12-鐵芯D，13-連杆A，14-連杆B，15-間隙I，16-間隙II，17-水平中心平面，18-垂直中心平面，19-間隙 III，20-間隙 IV。
具體實施方式
以下結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。如圖所示，能實現弧形運動的差動式磁控形狀記憶合金裝置，包括鐵芯A I 2，鐵芯B I 6，鐵芯C 10，鐵芯D 12，鐵芯A II 3，鐵芯B II 7，所述鐵芯A I 2、鐵芯B I 6、鐵芯C 10、鐵芯D 12分別設有線圈Al，線圈B5，線圈C9，線圈Dll ;所述鐵芯A I 2與鐵芯C10、所述鐵芯B I 6與鐵芯D 12、所述鐵芯AII 3與鐵芯BII 7分別以水平中心平面17為對稱面；所述鐵芯A I 2與鐵芯C 10之間、所述鐵芯B I 6與鐵芯D 12之間設有間隙11119，所述鐵芯AII 3與鐵芯B II 7之間設有間隙I 15;所述鐵芯A I 2與鐵芯B I 6之間、所述鐵芯C 10與鐵芯D 12之間設有間隙IV 20;所述鐵芯A I 2、鐵芯B I 6與鐵芯A II 3的間隙內設有磁控記憶合金A 4，所述鐵芯C 10、鐵芯D 12與鐵芯B II 7的間隙內設有磁控記憶合金B 8，所述磁控記憶合金A 4與磁控記憶合金B 8之間設有間隙II 16，所述間隙II 16與間隙I 15、間隙III19位置對應，所述間隙II 16內設有連杆A 13，連杆B 14，所述A 13、連杆B 14的一端部16分別與間隙II接觸；所述鐵芯A I 2、鐵芯B I 6、鐵芯C 10、鐵芯D 12為靴狀鐵芯；所述鐵芯AII 3、鐵芯BII 7為弧狀鐵芯；所述磁控記憶合金A 4與磁控記憶合金B 8為弧狀磁控記憶合金。所述鐵芯A I 2與鐵芯B I 6，所述鐵芯C 10與鐵芯D 12，所述連杆A13與連杆B14，所述鐵芯AII 3，所述鐵芯BII 7，所述磁控記憶合金A 4，所述磁控記憶合金B 8以垂直中心平面18為對稱面放置。所述連杆A13、連杆B14徑向的剖面為「T」形，所述「T」形的上部位置的兩側分別與弧狀磁控記憶合金A4與弧狀磁控記憶合金B8的端面接觸。上述雖然結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行了描述，但並非對本實用新型保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領 域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護範圍以內。
權利要求1.能實現弧形運動的差動式磁控形狀記憶合金裝置，其特徵是，包括鐵芯AI，鐵芯BI，鐵芯C，鐵芯D，鐵芯A II，鐵芯B II，所述鐵芯A I、鐵芯B I、鐵芯C、鐵芯D分別設有線圈A，線圈B，線圈C，線圈D ;所述鐵芯A I與鐵芯C、所述鐵芯B I與鐵芯D、所述鐵芯AII與鐵芯BII分別以水平中心平面為對稱面；所述鐵芯A I與鐵芯C之間、所述鐵芯B I與鐵芯D之間設有間隙III，所述鐵芯A II與鐵芯B II之間設有間隙I ;所述鐵芯A I與鐵芯BI之間、所述鐵芯C與鐵芯D之間設有間隙IV ;所述鐵芯A I、鐵芯B I與鐵芯A II的間隙內設有磁控記憶合金A，所述鐵芯C、鐵芯D與鐵芯BII的間隙內設有磁控記憶合金B，所述磁控記憶合金A與磁控記憶合金B之間設有間隙II，所述間隙II與間隙I、間隙III位置對應，所述間隙II內設有連杆A，連杆B，所述連杆A、連杆B的一端部分別與間隙II接觸；所述鐵芯A I、鐵芯B I、鐵芯C、鐵芯D為靴狀鐵芯；所述鐵芯A II、鐵芯B II為弧狀鐵芯；所述磁控記憶合金A與磁控記憶合金B為弧狀磁控記憶合金。
2.如權利要求I所述的能實現弧形運動的差動式磁控形狀記憶合金裝置，其特徵是， 所述鐵芯A I與鐵芯B I，所述鐵芯C與鐵芯D，所述連杆A與連杆B，所述鐵芯A II，所述鐵芯BII，所述磁控記憶合金A，所述磁控記憶合金B均以垂直中心平面為對稱面放置。
3.如權利要求I所述的能實現弧形運動的差動式磁控形狀記憶合金裝置，其特徵是，所述連杆A、連杆B徑向的剖面為「T」形，所述「T」形的上部位置的兩側分別與弧狀磁控記憶合金A與弧狀磁控記憶合金B的端面接觸。
專利摘要本實用新型公開了能實現弧形運動的差動式磁控形狀記憶合金裝置；包括鐵芯A I，鐵芯B I，鐵芯C，鐵芯D，鐵芯A II，鐵芯B II，所述鐵芯A I、鐵芯B I、鐵芯C、鐵芯D分別設有線圈A，線圈B，線圈C，線圈D；鐵芯A I與鐵芯C之間、所述鐵芯B I與鐵芯D之間、設有間隙III，所述鐵芯A II與鐵芯B II之間設有間隙I；鐵芯A I與鐵芯B I之間、鐵芯C與鐵芯D之間設有間隙IV；鐵芯A I、鐵芯B I與鐵芯A II的間隙內設有磁控記憶合金A，鐵芯C、鐵芯D與鐵芯BII的間隙內設有磁控記憶合金B，磁控記憶合金A與磁控記憶合金B之間設有間隙II，間隙II內設有連杆A，連杆B，連杆A、連杆B的一端部分別與間隙II接觸；用於弧狀運動軌跡精確控制。
文檔編號F03G7/06GK202417851SQ20122001316
公開日2012年9月5日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者婁傑, 孫樹敏, 慕世友, 毛慶波, 程豔, 趙鵬 申請人:山東電力研究院