一種勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【專利說明】
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本實(shí)用新型涉及一種位移驅(qū)動(dòng)器，具體涉及一種勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器，屬于高精度定位設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
[0003]【【背景技術(shù)】】
[0004]智能材料，如壓電陶瓷和磁致伸縮材料，能實(shí)現(xiàn)微米級(jí)定位。壓電陶瓷施加電壓后，通過壓電正向效應(yīng)實(shí)現(xiàn)微位移定位，通過位移放大機(jī)構(gòu)或者疊裝方式實(shí)現(xiàn)較大定位行程。壓電陶瓷不足之處是材料本身比較脆，切向承受負(fù)載力有限。區(qū)別于壓電陶瓷，磁致伸縮材料通過施加磁場(chǎng)，利用磁致效應(yīng)實(shí)現(xiàn)微位移定位。常用的磁致伸縮材料有Terfenol_D和鐵鎵合金Galfenol，其中，鐵鎵合金Galfenol磁致伸縮材料堅(jiān)固，能承受較大的不同方向的負(fù)載力，而且壓力退火類型的Galfenol可以在無預(yù)壓力情況下正常工作。
[0005]專利(申請(qǐng)?zhí)?00610150582.7，授權(quán)公告號(hào)CN101166005)利用磁致伸縮材料結(jié)合微位移放大機(jī)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)電流實(shí)現(xiàn)微位移可調(diào)驅(qū)動(dòng)器。專利(申請(qǐng)?zhí)?00710125011.2，公開號(hào)CN101188874)采用永磁體為磁致伸縮材料提供勵(lì)磁磁場(chǎng)。通過線圈電流改變磁致伸縮材料內(nèi)磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)微小位移驅(qū)動(dòng)。專利(申請(qǐng)?zhí)?00410090867.7，公開號(hào)CN1619938)利用線圈驅(qū)動(dòng)磁致伸縮材料作為行程方向驅(qū)動(dòng)，利用壓電陶瓷做箍位，實(shí)現(xiàn)長距離高精度定位。專利(申請(qǐng)?zhí)?00510056369.5，公開號(hào):CN1670977)將施加靜態(tài)偏置磁場(chǎng)永磁體放置在外殼上，線圈及磁致伸縮材料放置在內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)微位移驅(qū)動(dòng)。
[0006]目前，磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器利用磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器正向效應(yīng)，采用永磁體提供靜態(tài)偏置磁場(chǎng)，調(diào)節(jié)線圈電流改變磁致伸縮材料中的磁密，實(shí)現(xiàn)微位移調(diào)整。這種驅(qū)動(dòng)方式的不足之處在于能耗大，溫度高。磁致伸縮材料磁導(dǎo)率通常較低，這就需要較多的安匝數(shù)驅(qū)動(dòng)，線圈中電流會(huì)產(chǎn)生熱損耗。在實(shí)際使用中往往加入額外的散熱冷卻裝置才能保證執(zhí)行器的穩(wěn)定工作。
[0007]因此，為解決上述技術(shù)問題，確有必要提供一種創(chuàng)新的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的所述缺陷。
[0008]【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種能將旋轉(zhuǎn)電機(jī)或者直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)永磁體產(chǎn)生的宏觀位移轉(zhuǎn)換成磁致伸縮材料微米級(jí)微觀位移的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器，其包括主磁路鐵芯、輔助磁路鐵芯、安裝座、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、S極驅(qū)動(dòng)永磁體、N級(jí)驅(qū)動(dòng)永磁體、磁致伸縮材料、勵(lì)磁永磁體、輸出軸以及壓板；其中，所述主磁路鐵芯設(shè)置有兩個(gè)，其呈相對(duì)設(shè)置；所述輔助磁路鐵芯卡持于主磁路鐵芯上；所述安裝座固持于主磁路鐵芯的端部，其上安裝有所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所述S極驅(qū)動(dòng)永磁體和N級(jí)驅(qū)動(dòng)永磁體收容于主磁路鐵芯內(nèi)，其分別安裝于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)鐵芯上；所述磁致伸縮材料、勵(lì)磁永磁體分別夾持于主磁路鐵芯之間；所述輸出軸抵接在磁致伸縮材料的一側(cè)，并由磁致伸縮材料驅(qū)動(dòng)；所述壓板設(shè)置在主磁路鐵芯的兩側(cè)，兩壓板之間穿設(shè)有若干壓緊螺栓；所述壓板和主磁路鐵芯之間抵接有碟形彈簧，所述碟形彈簧套設(shè)在輸出軸上。
[0011]本實(shí)用新型的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器進(jìn)一步為:各主磁路鐵芯呈L形結(jié)構(gòu)；所述輔助鐵芯呈C形結(jié)構(gòu)。
[0012]本實(shí)用新型的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器進(jìn)一步為:所述主磁路鐵芯和輔助磁路鐵芯分別由硅鋼片疊裝而成；或由實(shí)心鋼材一體加工而成；或由SMC磁粉材料一體壓鑄rfn 。
[0013]本實(shí)用新型的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器進(jìn)一步為:所述磁致伸縮材料采用鋱鏑鐵Terfenol_D或者鐵鎵合金Galfenol。
[0014]本實(shí)用新型的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器進(jìn)一步為:所述勵(lì)磁永磁體采用釹鐵硼材質(zhì)的永磁體，其軸向充磁，形狀為圓柱或長方體。
[0015]本實(shí)用新型的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器進(jìn)一步為:所述S極驅(qū)動(dòng)永磁體、N級(jí)驅(qū)動(dòng)永磁體均采用釹鐵硼NdFeB材質(zhì)的永磁體，其徑向充磁，形狀為瓦片形、三角形或者橢圓形。
[0016]本實(shí)用新型的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器還可為:所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)為旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果:本實(shí)用新型的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器將永磁體產(chǎn)生的宏觀位移轉(zhuǎn)換成磁致伸縮材料微米級(jí)位移，將技術(shù)較為成熟的旋轉(zhuǎn)電機(jī)和直線電機(jī)技術(shù)與磁致伸縮材料微位移驅(qū)動(dòng)技術(shù)相結(jié)合；線圈只存在旋轉(zhuǎn)電機(jī)和直線電機(jī)中，其產(chǎn)生熱量不影響磁致伸縮材料，保證其穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)高精度定位；同時(shí)，其增加了勵(lì)磁永磁體，使得磁致伸縮材料工作在線性區(qū)間內(nèi)，達(dá)到線性度更高的輸出特性曲線。
[0018]【【附圖說明】】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)立體圖。
[0020]圖2是本實(shí)用新型的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器未安裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)的立體圖。
[0021]圖3是本實(shí)用新型的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器的磁力線走勢(shì)圖。
[0022]圖4是本實(shí)用新型的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器另一視角的磁力線走勢(shì)圖。
[0023]【【具體實(shí)施方式】】
[0024]請(qǐng)參閱說明書附圖1至附圖4所示，本實(shí)用新型為一種勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器，其由主磁路鐵芯2、輔助磁路鐵芯1、安裝座10、驅(qū)動(dòng)電機(jī)9、S極驅(qū)動(dòng)永磁體3、N級(jí)驅(qū)動(dòng)永磁體4、磁致伸縮材料5、勵(lì)磁永磁體6、輸出軸15以及壓板11等幾部分組成。
[0025]其中，所述主磁路鐵芯2設(shè)置有兩個(gè)，其呈相對(duì)設(shè)置。各主磁路鐵芯2呈L形結(jié)構(gòu)。
[0026]所述輔助磁路鐵芯I卡持于主磁路鐵芯2上，其呈C形結(jié)構(gòu)。
[0027]所述主磁路鐵芯2和輔助磁路鐵芯I分別由硅鋼片疊裝而成。對(duì)于低頻應(yīng)用場(chǎng)合，所述主磁路鐵芯2和輔助磁路鐵芯I可以由實(shí)心鋼材一體加工而成；對(duì)于高頻應(yīng)用場(chǎng)合，所述主磁路鐵芯2和輔助磁路鐵芯I可以由SMC磁粉材料壓鑄而成。
[0028]所述安裝座10固持于主磁路鐵芯I的端部，其上安裝有所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)9。在本實(shí)施列中，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)9為旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其上設(shè)有一旋轉(zhuǎn)鐵芯12。
[0029]所述S極驅(qū)動(dòng)永磁體3和N級(jí)驅(qū)動(dòng)永磁體4收容于主磁路鐵芯2內(nèi)，其分別安裝于驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的旋轉(zhuǎn)鐵芯12上，從而由驅(qū)動(dòng)電機(jī)9驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。所述S極驅(qū)動(dòng)永磁體3、N級(jí)驅(qū)動(dòng)永磁體4均采用釹鐵硼NdFeB材質(zhì)的永磁體，其徑向充磁，形狀為瓦片形、三角形或者橢圓形。
[0030]所述磁致伸縮材料5、勵(lì)磁永磁體6分別夾持于主磁路鐵芯2之間。所述磁致伸縮材料5采用鎮(zhèn)鏑鐵Terfenol_D或者鐵鎵合金Galfenol。所述勵(lì)磁永磁體6采用釹鐵硼材質(zhì)的永磁體，其軸向充磁，形狀為圓柱或長方體，其能給磁致伸縮材料5提供工作必須的偏置磁場(chǎng)，使磁致伸縮材料5工作在線性區(qū)間內(nèi)。
[0031]所述輸出軸15抵接在磁致伸縮材料5的一側(cè)，并由磁致伸縮材料5驅(qū)動(dòng)。
[0032]所述壓板11設(shè)置在主磁路鐵芯2的兩側(cè)，兩壓板11之間穿設(shè)有若干壓緊螺栓14。所述壓板11和主磁路鐵芯2之間抵接有碟形彈簧13，該碟形彈簧13套設(shè)在輸出軸15上，其能給磁致伸縮材料5施加預(yù)定壓力。
[0033]本實(shí)用新型的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)原理如下:如圖3所示，勵(lì)磁永磁體6在兩個(gè)主磁路鐵芯2之間，磁致伸縮材料5也在兩個(gè)主磁路鐵芯2之間。勵(lì)磁永磁體6產(chǎn)生的部分磁力線通過磁致伸縮材料5形成閉合回路7，給磁致伸縮材料5提供勵(lì)磁磁場(chǎng)；勵(lì)磁永磁體6產(chǎn)生的另一部分磁通通過S極驅(qū)動(dòng)永磁體3、N級(jí)驅(qū)動(dòng)永磁體4形成閉合回路8。S極驅(qū)動(dòng)永磁體3、N級(jí)驅(qū)動(dòng)永磁體4安裝在旋轉(zhuǎn)鐵芯12上，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)9轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)S極驅(qū)動(dòng)永磁體3、N級(jí)驅(qū)動(dòng)永磁體4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)周期性的改變磁致伸縮材料5的磁通密度，從而改變磁致伸縮材料5的輸出微位移。通過控制驅(qū)動(dòng)S極驅(qū)動(dòng)永磁體3、N級(jí)驅(qū)動(dòng)永磁體4的位置控制磁致伸縮材料5的輸出微位移。同時(shí)，線圈只存在驅(qū)動(dòng)電機(jī)9中，其產(chǎn)生的熱量不會(huì)影響磁致伸縮材料4，因此，驅(qū)動(dòng)器工作穩(wěn)定，適合高精度定位需求。
[0034]以上的【具體實(shí)施方式】僅為本創(chuàng)作的較佳實(shí)施例，并不用以限制本創(chuàng)作，凡在本創(chuàng)作的精神及原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本創(chuàng)作的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:包括主磁路鐵芯、輔助磁路鐵芯、安裝座、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、S極驅(qū)動(dòng)永磁體、N級(jí)驅(qū)動(dòng)永磁體、磁致伸縮材料、勵(lì)磁永磁體、輸出軸以及壓板；其中，所述主磁路鐵芯設(shè)置有兩個(gè)，其呈相對(duì)設(shè)置；所述輔助磁路鐵芯卡持于主磁路鐵芯上；所述安裝座固持于主磁路鐵芯的端部，其上安裝有所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所述S極驅(qū)動(dòng)永磁體和N級(jí)驅(qū)動(dòng)永磁體收容于主磁路鐵芯內(nèi)，其分別安裝于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)鐵芯上；所述磁致伸縮材料、勵(lì)磁永磁體分別夾持于主磁路鐵芯之間；所述輸出軸抵接在磁致伸縮材料的一側(cè)，并由磁致伸縮材料驅(qū)動(dòng)；所述壓板設(shè)置在主磁路鐵芯的兩側(cè)，兩壓板之間穿設(shè)有若干壓緊螺栓；所述壓板和主磁路鐵芯之間抵接有碟形彈簧，所述碟形彈簧套設(shè)在輸出軸上。2.如權(quán)利要求1所述的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:各主磁路鐵芯呈L形結(jié)構(gòu)；所述輔助鐵芯呈C形結(jié)構(gòu)。3.如權(quán)利要求2所述的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:所述主磁路鐵芯和輔助磁路鐵芯分別由硅鋼片疊裝而成；或由實(shí)心鋼材一體加工而成；或由SMC磁粉材料一體壓鑄而成。4.如權(quán)利要求1所述的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:所述磁致伸縮材料采用鎮(zhèn)鏑鐵Terfenol_D或者鐵鎵合金Galfenol05.如權(quán)利要求1所述的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:所述勵(lì)磁永磁體采用釹鐵硼材質(zhì)的永磁體，其軸向充磁，形狀為圓柱或長方體。6.如權(quán)利要求1所述的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:所述S極驅(qū)動(dòng)永磁體、N級(jí)驅(qū)動(dòng)永磁體均采用釹鐵硼NdFeB材質(zhì)的永磁體，其徑向充磁，形狀為瓦片形、三角形或者橢圓形。7.如權(quán)利要求1所述的勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)為旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種勵(lì)磁動(dòng)磁式磁致微位移驅(qū)動(dòng)器，其主磁路鐵芯設(shè)置有兩個(gè)，其呈相對(duì)設(shè)置；輔助磁路鐵芯卡持于主磁路鐵芯上；安裝座固持于主磁路鐵芯的端部，其上安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)；S極驅(qū)動(dòng)永磁體和N級(jí)驅(qū)動(dòng)永磁體收容于主磁路鐵芯內(nèi)，其安裝于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)鐵芯上；磁致伸縮材料、勵(lì)磁永磁體夾持于主磁路鐵芯之間；輸出軸抵接在磁致伸縮材料的一側(cè)，并由磁致伸縮材料驅(qū)動(dòng)；壓板設(shè)置在主磁路鐵芯的兩側(cè)，兩壓板之間穿設(shè)有若干壓緊螺栓；壓板和主磁路鐵芯之間抵接有碟形彈簧，碟形彈簧套設(shè)在輸出軸上。本實(shí)用新型能將旋轉(zhuǎn)電機(jī)或者直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)永磁體產(chǎn)生的宏觀位移轉(zhuǎn)換成磁致伸縮材料微米級(jí)微觀位移，可以實(shí)現(xiàn)微米級(jí)控制，適合高精度定位需求。
【IPC分類】H02N2/04
【公開號(hào)】CN204721247
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520436153
【發(fā)明人】夏永明, 張麗慧, 陸凱元, 雷美珍, 潘海鵬
【申請(qǐng)人】浙江理工大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年6月24日