基于電磁-永磁驅(qū)動(dòng)的超精密驅(qū)動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及精密驅(qū)動(dòng)器技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于電磁-永磁驅(qū)動(dòng)的超精密驅(qū)動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來(lái)，電、磁致伸縮材料領(lǐng)域發(fā)展迅速，產(chǎn)生了如巨磁致伸縮材料、壓電陶瓷以及磁致伸縮形狀記憶合金等新型的機(jī)敏材料，這些材料由于具有能量密度大，輸出功率高，伸縮形變精確等優(yōu)點(diǎn)，通常被應(yīng)用于精密驅(qū)動(dòng)器技術(shù)領(lǐng)域。
[0003]現(xiàn)有的采用機(jī)敏材料的精密驅(qū)動(dòng)器，其工作原理為，在機(jī)敏材料的外部設(shè)置電磁驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)對(duì)電磁驅(qū)動(dòng)裝置通電產(chǎn)生磁場(chǎng)使機(jī)敏材料進(jìn)行形變，進(jìn)而影響輸出桿的輸出位移形成精密位移驅(qū)動(dòng)器。
[0004]上述現(xiàn)有的精密位移驅(qū)動(dòng)器，由于通過(guò)電磁驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)影響機(jī)敏材料變形，則機(jī)敏材料必然要求設(shè)置于電磁驅(qū)動(dòng)裝置通電所產(chǎn)生的磁路內(nèi)；電磁驅(qū)動(dòng)裝置通電后會(huì)產(chǎn)生熱量，機(jī)敏材料在熱量的作用下將具有一定的熱膨脹，而對(duì)于精密位移驅(qū)動(dòng)器來(lái)說(shuō)，微量的異變都將使驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生誤差，無(wú)法真正滿(mǎn)足現(xiàn)代企業(yè)對(duì)精密驅(qū)動(dòng)的要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種基于電磁-永磁驅(qū)動(dòng)的超精密驅(qū)動(dòng)裝置，在不影響電磁驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)機(jī)敏材料進(jìn)行有效控制的情況下，通過(guò)在電磁驅(qū)動(dòng)裝置和機(jī)敏材料之間進(jìn)行隔熱，避免電磁驅(qū)動(dòng)裝置通電后產(chǎn)生的熱量對(duì)機(jī)敏材料進(jìn)行影響，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)真正的精密驅(qū)動(dòng)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007]一種基于電磁-永磁驅(qū)動(dòng)的超精密驅(qū)動(dòng)裝置，包括:電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及位移輸出機(jī)構(gòu)，其中，所述位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制磁場(chǎng)內(nèi)，所述位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生形變，所述位移輸出機(jī)構(gòu)連接于位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形變輸出端；
[0008]所述電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括:永磁驅(qū)動(dòng)體和永磁體；所述永磁體在永磁驅(qū)動(dòng)體的作用下與位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間形成變化的磁場(chǎng)作用力，所述位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的外端為形變輸出端。
[0009]優(yōu)選地，基于電磁-永磁驅(qū)動(dòng)的超精密驅(qū)動(dòng)裝置還包括:
[0010]-框體，所述電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別設(shè)置于框體內(nèi)部，所述位移輸出機(jī)構(gòu)至少部分設(shè)置于框體內(nèi)部，所述框體的一側(cè)設(shè)有用于位移輸出機(jī)構(gòu)位移輸出的端口 ；
[0011 ]-中心軸剛性體，所述中心軸剛性體沿軸向設(shè)置于框體的中心處，包括內(nèi)段和外段，所述外段上設(shè)置有放置腔，所述位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于放置腔內(nèi)，所述外段的外側(cè)端部設(shè)有用于位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與位移輸出機(jī)構(gòu)連接的開(kāi)口。
[0012]優(yōu)選地，所述永磁驅(qū)動(dòng)體采用電磁線(xiàn)圈，所述電磁線(xiàn)圈設(shè)置于中心軸剛性體內(nèi)段的外部；
[0013]所述永磁體設(shè)置于中心軸剛性體的外側(cè)；或，
[0014]所述永磁體通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置于中心軸剛性體上，初始狀態(tài)下，所述永磁體的磁極位于中心軸剛性體軸線(xiàn)的上下兩側(cè)。
[0015]優(yōu)選地，當(dāng)永磁體設(shè)置于中心軸剛性體的外側(cè)時(shí)，所述永磁體與電磁線(xiàn)圈之間連接有彈簧，和/或，所述永磁體和框體之間設(shè)置有滑塊結(jié)構(gòu)，且滑塊結(jié)構(gòu)固接于永磁體上；
[0016]當(dāng)永磁體通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置于中心軸剛性體上時(shí)，所述永磁體的外部設(shè)有導(dǎo)磁材料體。
[0017]優(yōu)選地，中心軸剛性體的內(nèi)段采用導(dǎo)磁材料，中心軸剛性體的外段采用非導(dǎo)磁材料，所述內(nèi)段與外段之間通過(guò)連接件連接。
[0018]優(yōu)選地，所述永磁驅(qū)動(dòng)體采用電機(jī)；
[0019]所述永磁體通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置于中心軸剛性體上，所述電機(jī)連接在旋轉(zhuǎn)軸上；初始狀態(tài)下，所述永磁體的兩磁極位于中心軸剛性體軸線(xiàn)的上下兩側(cè)。
[0020]優(yōu)選地，所述永磁體為一個(gè)永磁體單體或由至少一對(duì)永磁體單體構(gòu)成的多對(duì)磁極的集成永磁體，當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)集成永磁體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，集成永磁體的多對(duì)磁極可以產(chǎn)生基于轉(zhuǎn)速的多倍永磁體激勵(lì)，而形成對(duì)永磁驅(qū)動(dòng)體的高頻激勵(lì)，易于產(chǎn)生高頻驅(qū)動(dòng)。
[0021 ] 優(yōu)選地，所述永磁體的外部設(shè)有導(dǎo)磁材料體。
[0022]優(yōu)選地，還包括如下任一個(gè)或任多個(gè)部件:
[0023]-簧片，所述簧片設(shè)置于位移輸出機(jī)構(gòu)與位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間；
[0024]-內(nèi)壓電材料體，所述內(nèi)壓電材料體設(shè)置于位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的內(nèi)端，且與位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間具有相互作用力；
[0025]-外壓電材料體，所述外壓電材料體設(shè)置于位移輸出機(jī)構(gòu)的位移輸出端，且與位移輸出端之間具有相互作用力；
[0026]-吸熱物理相變材料體，所述吸熱物理相變材料體設(shè)置于位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與放置腔之間或內(nèi)壓電材料體與放置腔之間；
[0027]-支撐桿，所述支撐桿位于中心軸剛性體的開(kāi)口處，并支撐在中心軸剛性體與框體之間。
[0028]優(yōu)選地，所述位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用磁致伸縮棒；所述磁致伸縮棒的側(cè)壁與放置腔之間相接觸。
[0029]優(yōu)選地，所述位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用方向異形永磁結(jié)構(gòu)體；
[0030]所述方向異形永磁結(jié)構(gòu)體包括一個(gè)方向異形永磁體；或，多個(gè)并列設(shè)置于的方向異形永磁體。
[0031]優(yōu)選地，所述位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用磁流變液體或磁粒子。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下的有益效果:
[0033]1、實(shí)現(xiàn)了電磁無(wú)熱影響高頻激勵(lì)；
[0034]2、通過(guò)在電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中加入永磁體進(jìn)行隔熱，使電磁線(xiàn)圈或電機(jī)不直接與位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(磁致伸縮棒或方向異形永磁結(jié)構(gòu)體)產(chǎn)生作用，進(jìn)而避免電磁線(xiàn)圈或電機(jī)工作時(shí)廣生的熱量對(duì)位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)造成影響，提尚了驅(qū)動(dòng)控制精度。
[0035]3、永磁體為磁致伸縮棒提供了預(yù)偏置磁場(chǎng)。
[0036]4、吸熱物理相變材料體進(jìn)一步隔絕了電磁線(xiàn)圈或電機(jī)與位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的熱量傳遞，提尚驅(qū)動(dòng)控制精度。
[0037]5、內(nèi)壓電材料體和/或外壓電材料體實(shí)現(xiàn)對(duì)位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出力測(cè)量以及輸出位移測(cè)量。
[0038]6、中心軸剛性體的內(nèi)段導(dǎo)磁材料和外段非導(dǎo)磁材料的結(jié)合，將電磁線(xiàn)圈磁場(chǎng)力控制在內(nèi)段上，避免微量磁場(chǎng)對(duì)位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生影響，進(jìn)一步提高驅(qū)動(dòng)控制精度。
[0039]7、支撐桿避免位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生偏擺，進(jìn)一步提高驅(qū)動(dòng)控制精度。
[0040]8、當(dāng)永磁體固定于中心軸剛性體上時(shí)，永磁體外部的導(dǎo)磁材料體將磁場(chǎng)限制在導(dǎo)磁材料體內(nèi)，加強(qiáng)磁場(chǎng)力度，有效控制位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生形變。
【附圖說(shuō)明】
[0041]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0042]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例4結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖中為電磁線(xiàn)圈，2為永磁體，3為磁致伸縮棒，4為位移輸出桿，5為簧片，6為框體，7為內(nèi)壓電材料體，8為外壓電材料體，9為吸熱物理相變材料體，10為內(nèi)軸，11為外軸，12為連接件，13為滑塊結(jié)構(gòu)，14為支撐桿，15為彈簧，16為導(dǎo)磁材料體，17為旋轉(zhuǎn)軸，18為方向異形永磁體。
【具體實(shí)施方式】
[0047]下面對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0048]實(shí)施例1
[0049]如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種基于電磁-永磁驅(qū)動(dòng)的超精密驅(qū)動(dòng)裝置，包括:電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及位移輸出機(jī)構(gòu)，其中，所述位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制磁場(chǎng)內(nèi)，所述位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生形變，所述位移輸出機(jī)構(gòu)連接于位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形變輸出端；
[0050]所述電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括:永磁驅(qū)動(dòng)體和永磁體；所述永磁體在永磁驅(qū)動(dòng)體的作用下與位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間形成相對(duì)移動(dòng)，進(jìn)而形成變化的磁場(chǎng)作用力，使所述位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于永磁體的磁路內(nèi)，位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的外端為形變輸出端。
[0051]進(jìn)一步地，基于電磁-永磁驅(qū)動(dòng)的超精密驅(qū)動(dòng)裝置還包括:
[0052]-框體，所述電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別設(shè)置于框體內(nèi)部，所述位移輸出機(jī)構(gòu)至少部分設(shè)置于框體內(nèi)部，所述框體的一側(cè)設(shè)有用于位移輸出機(jī)構(gòu)位移輸出的端口 ；
[0053]-中心軸剛性體，所述中心軸剛性體沿軸向設(shè)置于框體的中心處，包括內(nèi)段和外段，所述外段上設(shè)置有放置腔，所述位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于放置腔內(nèi)，所述外段的外側(cè)端部設(shè)有用于位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與位移輸出機(jī)構(gòu)連接的開(kāi)口。
[0054]進(jìn)一步地，永磁體設(shè)置于中心軸剛性體的外部。
[0055]在本實(shí)施例中，所述位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用磁致伸縮棒，所述永磁驅(qū)動(dòng)體采用電磁線(xiàn)圈，所述電磁線(xiàn)圈設(shè)置于中心軸剛性體的內(nèi)段外部。
[0056]初始狀態(tài)下，永磁體與電磁線(xiàn)圈相接觸，所述永磁體與磁致伸縮棒之間部分重疊；對(duì)電磁線(xiàn)圈施加正向電流，使電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生正向電磁場(chǎng)，并作用在永磁體上，永磁體在正向電磁場(chǎng)的作用下遠(yuǎn)離電磁線(xiàn)圈，逐步向磁致伸縮棒移動(dòng)，磁致伸縮棒在變化的永磁體磁場(chǎng)的作用力下產(chǎn)生形變，并由磁致伸縮棒的外端傳遞至位移輸出機(jī)構(gòu)(位移輸出桿)上。相應(yīng)地，對(duì)電磁線(xiàn)圈施加反向電流，使電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生反向電磁場(chǎng)，并作用在永磁體上，永磁體在反向電磁場(chǎng)的作用下靠近電磁線(xiàn)圈，逐步遠(yuǎn)離磁致伸縮棒，磁致伸縮棒在變化的磁場(chǎng)作用下縮短，并帶動(dòng)位移輸出機(jī)構(gòu)(位移輸出桿)縮回。
[0057]進(jìn)一步地，所述磁致伸縮棒的內(nèi)端與放置腔之間剛性連接。
[0058]本實(shí)施例提供的基于電磁-永磁驅(qū)動(dòng)的超精密驅(qū)動(dòng)裝置，具有如下有益效果:
[0059]1、實(shí)現(xiàn)了電磁無(wú)熱影響高頻激勵(lì)；
[0060]2、隔熱，使電磁線(xiàn)圈通電過(guò)程中產(chǎn)生的熱量無(wú)法直接作用于磁致伸縮棒上，避免熱量