一种SMA驱动的步进电机制造技术

一种SMA驱动的步进电机，采用SMA作为所述步进电机的驱动元件，SMA与步进电机的齿轮盘连接。本发明专利技术将SMA的由脉冲电压驱动多次往复直线运动转变为电机齿轮的旋转运动，从而克服了SMA驱动长度小的弱点，电机可以驱动无限制的长度；电机结构简单，容易制作成本低；节省能源，只需要3V-16V的电源；重量轻，只有普通电机的5％的重量；所占空间小，只占普通电机的5％的所占空间；这种步进电机还可以使用在普通电机不适合的场合，如水中，油中，太空，人体中。

【技术实现步骤摘要】
-种SMA驱动的步进电机
本专利技术涉及步进电机的
，尤其涉及一种SMA驱动的步进电机。
技术介绍
步进电机因具有过载性好，控制方便，整体结构简单而被广泛应用，在电子钟表、 工业机器手、包装机械、矿井提升、汽车测试等都有应用。由步进电机不能直接接到工频交 流或直流电源上工作，而必须使用专用的步进电动机驱动器。以往的驱动器较复杂，成本 高，整个电机的结构也较为复杂，制作工艺复杂成本高，重量不轻，所占空间大，限制了步进 电机的使用范围。 SMA (shape memory alloys,形状记忆合金，简称SMA)是一种新型智能材料，这种 材料具有形状记忆效应和较高的功重比，并且驱动简单、控制方便，已经作为驱动元件得到 了广泛的应用。但是SMA作为驱动器还存在一下不足：一方面作为驱动器，它的驱动长度 有限，仅有总金属长度的4% ;另一方面它能克服的载荷小，且随着载荷的增加，驱动长度减 小。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服以上的不足缺陷提出一种SMA驱动的步进电机。 为达此目的，本专利技术采用以下技术方案： 一种SMA驱动的步进电机，包括轮轴、齿轮盘、驱动臂、驱动SMA线、复位SMA线和 弹性连接件；所述轮轴输出电机动力，所述齿轮盘安装于所述轮轴； 所述驱动臂的驱动端与所述齿轮盘上的轮齿啮合，所述驱动SMA线的一端连接于 所述驱动臂的另一端，所述驱动SMA线的另一端固定于机架，所述驱动SMA线由正常状态转 变为缩短状态时拉动所述驱动臂带动齿轮盘旋转；所述复位SMA线在缩短状态时将所述驱 动臂的驱动端拉离所述齿轮盘；所述弹性连接件的一端固定于机架，所述弹性连接件的另 一端连接于所述驱动臂，所述弹性连接件将所述驱动臂拉向所述齿轮盘的方向。 优选的，还设置有副驱动臂、副驱动SMA线、副复位SMA线和副弹性连接件； 所述副驱动臂的驱动端与所述齿轮盘上的轮齿啮合，所述副驱动SMA线的一端连 接于所述副驱动臂的另一端，所述副驱动SMA线的另一端固定于机架，所述副驱动SMA线由 正常状态转变为缩短状态时拉动所述副驱动臂带动齿轮盘旋转，但旋转的方向与所述驱动 SMA线拉动所述齿轮盘转动的方向相反；所述副复位SMA线在缩短状态时将所述副驱动臂 的驱动端拉离所述齿轮盘；所述副弹性连接件的一端固定于机架，所述副弹性连接件的另 一端连接于所述副驱动臂，所述副弹性连接件将所述副驱动臂拉向所述齿轮盘的方向。 所述复位SMA线垂直于所述驱动臂和驱动SMA线的连线方向；所述弹性连接件位 于所述驱动臂和驱动SMA线的连线的直线上。 所述副复位SMA线垂直于所述副驱动臂和副驱动SMA线的连线方向；所述副弹性 连接件位于所述副驱动臂和副驱动SMA线的连线的直线上； 所述驱动臂与所述副驱动臂相互平行。 所述驱动臂和所述副驱动臂的驱动端均设置有凸钩，所述凸钩与所述齿轮盘上的 轮齿啮合；所述的驱动臂和所述副驱动臂均由不锈钢制作而成。 所述驱动SMA线、复位SMA线、副驱动SMA线和副复位SMA线均为镍钛合金线。 优选的，包括用于控制所述驱动SMA线、副驱动SMA线、复位SMA线和副复位SMA 线在正常状态和缩短状态之间变化的控制电板。 所述控制电板设置有记录所述驱动SMA线、副驱动SMA线、复位SMA线和副复位 SMA线的变化次数的计数器。 所述齿轮盘与步进电机的轮轴通过固定螺母固定。 所述轮轴上设置有传动比装置。 本专利技术将SMA线由脉冲电压驱动多次往复直线运动转变为齿轮盘带动轮轴的旋 转运动，从而克服了 SMA驱动长度小的弱点，电机可以驱动无限制的长度；电机结构简单， 容易制作成本低；节省能源，只需要3V-16V的电源；重量轻，只有普通电机的5 %的重量； 所占空间小，只占普通电机的5%的所占空间；这种步进电机还可以使用在普通电机不适 合的场合，如水中，油中，太空，人体中。 【附图说明】 图1是本专利技术一个具体实施例的示意图。 图2是本专利技术一个具体实施例的示意图。 图3是本专利技术一个实施例的剖视示意图。 其中：1为驱动臂，2为弹性连接件，3为复位SMA线，4为驱动SMA线、5为齿轮盘， 6为轴输出，8为固定螺母，9为副弹性连接件，10为副驱动臂，11为副复位SMA线、12为副 驱动SMA线，13为轴承，14为轮轴，101、102为凸钩。 【具体实施方式】 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本专利技术的技术方案。 本专利技术的一个实施例如图1所示，一种SMA驱动的步进电机，包括轮轴14、齿轮盘 5、驱动臂1、驱动SMA线4、复位SMA线3和弹性连接件2 ;所述弹性连接件2为弹簧； 所述驱动臂1的驱动端与所述齿轮盘5上的轮齿啮合，所述驱动SMA线4的一端 连接于所述驱动臂1的另一端，所述驱动SMA线4的另一端固定于机架，所述驱动SMA线4 由正常状态转变为缩短状态时拉动所述驱动臂1带动齿轮盘5旋转；所述复位SMA线3在 缩短状态时将所述驱动臂的驱动端拉离所述齿轮盘5 ;所述弹性连接件2的一端固定于机 架，所述弹性连接件2的另一端连接于所述驱动臂1，所述弹性连接件2将所述驱动臂1拉 向所述齿轮盘5的方向。 本实施例的电机是这样驱动的。驱动SMA线4加电压时缩短，拉动驱动臂1，从而 使齿轮盘5转动一齿，轮轴14转动输出动力。然后，复位SMA线3加电压，将驱动臂1拉离 齿轮盘5,驱动SMA线4的电压消失，驱动SMA线4伸长到正常状态；复位SMA线3电压消 失，在弹性连接件2的作用下，驱动臂1恢复与齿轮盘5啮合的状态，从而可以对齿轮盘5做 下一次的拉动。加在驱动SMA线4和复位SMA线3上的电压均为脉冲电压，所以能够持续 重复上述行为，虽然每个脉冲电压周期仅驱动齿轮盘5的一个齿的距离，但使电机的整体 表现为轮轴14持续的转动。此种电机结构非常简单，而且体积非常小。本专利技术节省能源， 只需要3V-16V的电源；重量轻，只有普通电机的5%的重量；所占空间小，只占普通电机的 5%的所占空间；这种步进电机还可以使用在普通电机不适合的场合，如水中，油中，太空， 人体中。 可以采用控制电板对上述SMA线的脉冲电压进行控制，以调节电机转速。 如图2所示，本专利技术的另一个实施例，还设置有副驱动臂10、副驱动SMA线12、副 复位SMA线11和副弹性连接件9 ; 所述副驱动臂10的驱动端与所述齿轮盘5的轮齿啮合，所述副驱动SMA线12的 一端连接于所述副驱动臂10的另一端，所述副驱动SMA线12的另一端固定于机架，所述副 驱动SMA线12由正常状态转变为缩短状态时拉动所述副驱动臂10带动齿轮盘5旋转，但 旋转的方向与所述驱动SMA线4拉动所述齿轮盘5转动的方向相反；所述副复位SMA线11 在缩短状态时将所述副驱动臂10的驱动端拉离所述齿轮盘5 ;所述副弹性连接件9的一端 固定于机架，所述副弹性连接件7的另一端连接于所述副驱动臂10,所述副弹性连接件9将 所述副驱动臂10拉向所述齿轮盘5的方向。 在副驱动SMA线12和副复位SMA线11也可以加脉冲电压，使齿轮盘5既可以顺 时针驱动，也可以逆时针转动，扩大了本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SMA驱动的步进电机，其特征在于：包括轮轴、齿轮盘、驱动臂、驱动SMA线、复位SMA线和弹性连接件；所述轮轴输出电机动力，所述齿轮盘安装于所述轮轴；所述驱动臂的驱动端与所述齿轮盘上的轮齿啮合，所述驱动SMA线的一端连接于所述驱动臂的另一端，所述驱动SMA线的另一端固定于机架，所述驱动SMA线由正常状态转变为缩短状态时拉动所述驱动臂带动齿轮盘旋转；所述复位SMA线在缩短状态时将所述驱动臂的驱动端拉离所述齿轮盘；所述弹性连接件的一端固定于机架，所述弹性连接件的另一端连接于所述驱动臂，所述弹性连接件将所述驱动臂拉向所述齿轮盘的方向。

【技术特征摘要】
1. 一种SMA驱动的步进电机，其特征在于：包括轮轴、齿轮盘、驱动臂、驱动SMA线、复 位SMA线和弹性连接件；所述轮轴输出电机动力，所述齿轮盘安装于所述轮轴； 所述驱动臂的驱动端与所述齿轮盘上的轮齿啮合，所述驱动SMA线的一端连接于所述 驱动臂的另一端，所述驱动SMA线的另一端固定于机架，所述驱动SMA线由正常状态转变为 缩短状态时拉动所述驱动臂带动齿轮盘旋转；所述复位SMA线在缩短状态时将所述驱动臂 的驱动端拉离所述齿轮盘；所述弹性连接件的一端固定于机架，所述弹性连接件的另一端 连接于所述驱动臂，所述弹性连接件将所述驱动臂拉向所述齿轮盘的方向。2. 根据权利要求1所述的SMA驱动的步进电机，其特征在于：还设置有副驱动臂、副驱 动SMA线、副复位SMA线和副弹性连接件； 所述副驱动臂的驱动端与所述齿轮盘上的轮齿啮合，所述副驱动SMA线的一端连接于 所述副驱动臂的另一端，所述副驱动SMA线的另一端固定于机架，所述副驱动SMA线由正常 状态转变为缩短状态时拉动所述副驱动臂带动齿轮盘旋转，但旋转的方向与所述驱动SMA 线拉动所述齿轮盘转动的方向相反；所述副复位SMA线在缩短状态时将所述副驱动臂的驱 动端拉离所述齿轮盘；所述副弹性连接件的一端固定于机架，所述副弹性连接件的另一端 连接于所述副驱动臂，所述副弹性连接件将所述副驱动臂拉向所述齿轮盘的方向。3. 根据权利要求1所述的SMA驱动的步进电机，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐建柳，
申请(专利权)人：佛山市禾才科技服务有限公司，唐易平，
类型：发明
国别省市：广东;44