一種組合超磁致振子的橢圓驅動微執行器的製作方法
2023-09-13 03:03:25 2
專利名稱：一種組合超磁致振子的橢圓驅動微執行器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電(磁)-機械能量轉換的裝置，尤其涉及一種利用超磁致材料在電磁場作用下能改變自身長度的特性來實現電磁能轉換成機械能的裝置。
技術背景眾所周知，傳統電能-機械能轉換的主要裝置是電動機，其理論依據是法拉第電磁感應定律。自從超磁致材料問世以來，很多人都在研究超磁致材料的一種特性，即該材料在變化的磁場中，會隨著磁場強度的變化而改變自身的長度的這一特性。如何利用這一特性將電磁能轉換成機械能已成為人們研究的一個重點。如利用超磁致材料的這一特性將電磁能轉換成往復運動的機械能已有相關報導，利用脈衝電源，提供變化的磁致磁場，通過超磁致振動器，將電(磁)能轉換為超磁致材料伸縮機械能，通過變幅杆將超磁致伸縮振動傳遞給加工工具，使該工具作直線的往復運動。這一成果已開始運用於加工業，如電火花切削加工。而利用超磁致材料的上述特性，即利用超磁致材料在電磁場作用下，產生超磁致材料的彈性形變，通過特定的耦合成為一個橢圓驅動微執行器或稱微電機，直接輸出機械力或扭矩，目前尚未見有文獻報導。
發明內容
本實用新型的目的旨在利用超磁致材料在電磁場作用下隨著磁場場強的變化而會伸縮的這一特性，設計一種橢圓驅動微執行機構。該組合超磁致振子的橢圓驅動微執行器，它由兩隻以上超磁致振子和一個剛性物組成，超磁致振子的機體內設有勵磁線圈，在勵磁線圈中心孔內裝有超磁致棒，超磁致棒的兩端各設置一塊永磁體，永磁體一端與後端蓋接觸，另一端通過連接杆與剛性物相連接，在前端蓋內放置彈簧，彈簧一端與連接杆的凸臺肩相靠，另一端與前端蓋上的緊定鏍帽相靠。前、後端蓋分別通過鏍釘與機體連接。所述的剛性物是剛性圓環。諸超磁致振子安裝在同一水平面上。超磁致棒用鐵鈷釩軟磁合金製成，也可用鐵氧體材料、Fe-13系非晶態合金材料製成。
本發明具有輸出力矩大、響應頻率高、輸出重複精度高以及調節方便等特點。可廣泛應用於微/納米級執行器，用於微機電系統。
圖1為本實用新型實施例結構示意圖；圖2為實施例中剛性圓環在不同相位時的運動模態示意圖。
具體實施方式
下面結合圖1和圖2對本實用新型實施例作一詳細說明。從圖1中可知，該組合超磁致振子的橢圓驅動微執行器，它由兩隻超磁致振子和一個剛性圓環組成，兩隻超磁致振子需安裝在同一水平面上，超磁致振子的機體4內設有勵磁線圈5，在勵磁線圈5中心孔內裝有超磁致棒6，超磁致棒6用鐵鈷釩軟磁合金製成，在勵磁線圈5的兩端各有一個彈簧墊圈3，超磁致6的兩端各黏結一塊偏置永磁體7，一端與後端蓋2緊接觸，另一端通過連接杆9與剛性圓環13相連接，並保持兩者同軸度。在前端蓋8內放置彈簧10，彈簧10一端與連接杆9的凸臺肩相靠，另一端與前端蓋8上的緊定鏍帽1 2相靠。前、後端蓋8、2分別通過鏍釘11、1與機體4連接。機體4內的勵磁線圈5分別施加電壓為220V、相位互差90°的二相正弦電源，使線圈內的超磁致棒產生伸縮運動，這種彈性伸縮通過連接杆9傳遞到其間的剛性圓環13，由於兩隻超磁致振子通過相位互差90°的正弦電流，剛性圓環13頂端產生橢圓運動(參見圖2)，於是構成一臺橢圓驅動微執行器。當執行器的剛性圓環13頂端通過摩擦層14與不同的移動機構相連時，可以形成直線運動，也可以形成旋轉運動。該執行器可以通過調節勵磁線圈5的電流大小，實現對輸出移動量的控制，也可以通過改變勵磁線圈5的電流相位，改變執行器的驅動方向。
按照上述方案製造出來的微執行器或稱微電機，與普通的現有微電機相比，其優點是輸出力(轉矩)大，連接杆端面的最大輸出為24×106N/m2；輸出響應快，響應頻率可以高達2kHz；輸出重複精度高，當連接杆達到最大伸縮量時，重複精度為±1μ；通過調節勵磁線圈電流，可方便地調節、控制輸出移動量。通過改變勵磁線圈電流相位，可方便地改變執行器的驅動方向。
另外，從理論上講本發明只要空間允許，相位調整得當，可設置多個超磁致振子，譬如3個或4個超磁致振子，根據用戶需要同樣可以組成一臺微執行器。
權利要求1，一種組合超磁致振子的橢圓驅動微執行器，其特徵在於它由兩隻以上超磁致振子和一個剛性物組成，超磁致振子的機體[4]內設有勵磁線圈[5]，在勵磁線圈[5]中心孔內裝有超磁致棒[6]，超磁致棒[6]的兩端各設置一塊永磁體[7]，永磁體[7]一端與後端蓋[2]接觸，另一端通過連接杆[9]與剛性物[13]剛性連接，在前端蓋[8]內放置彈簧[10]，彈簧[10]一端與連接杆[9]的凸臺肩相靠，另一端與前端蓋[8]上的緊定鏍帽[12]相靠。
2，根據權利要求1所述的組合超磁致振子的橢圓驅動微執行器，其特徵在於前、後端蓋[8]、[2]分別通過鏍釘[11]、[1]與機體[4]連接。
3，根據權利要求1所述的組合超磁致振子的橢圓驅動微執行器，其特徵在於所述的剛性物(13)是剛性圓環。
4，根據權利要求1所述的組合超磁致振子的橢圓驅動微執行器，其特徵在於諸超磁致振子安裝在同一水平面上。
5，根據權利要求1或3所述的組合超磁致振子的橢圓驅動微執行器，其特徵在於超磁致棒[6]用鐵鈷釩軟磁合金製成。
專利摘要本實用新型涉及一種利用超磁致材料在電磁場作用下能改變自身長度的特性來實現電磁能轉換成機械能的裝置。該組合超磁致振子的橢圓驅動微執行器，它由兩隻以上超磁致振子和一個剛性物組成，超磁致振子的機體內設有勵磁線圈，在勵磁線圈中心孔內裝有超磁致棒，超磁致棒的兩端各設置一塊永磁體，一端與後端蓋接觸，另一端通過連接杆與剛性物相連接，在前端蓋內放置彈簧，彈簧一端與連接杆的凸臺肩相靠，另一端與前端蓋上的緊定螺帽相靠。本實用新型具有輸出力(轉矩)大、響應頻率高、輸出重複精度高以及調節方便等特點。
文檔編號H02N2/12GK2572666SQ02259970
公開日2003年9月10日 申請日期2002年9月30日 優先權日2002年9月30日
發明者曹志彤, 陳宏平, 何國光 申請人:浙江大學