一种动磁式磁致微位移驱动器制造技术

本发明专利技术涉及一种动磁式磁致微位移驱动器，其包括外导磁铁芯、内导磁铁芯、永磁体、磁致伸缩材料、压紧螺栓、蝶形弹簧以及输出轴；其中，所述外导磁铁芯和内导磁铁芯相对设置；所述永磁体设置在外导磁铁芯和内导磁铁芯之间；所述磁致伸缩材料位于内导磁铁芯内；所述压紧螺栓螺接于内导磁铁芯上；所述蝶形弹簧抵接在压紧螺栓和输出轴之间；所述输出轴抵接在磁致伸缩材料的一侧，并由磁致伸缩材料驱动。本发明专利技术利用永磁体为磁致伸缩材料提供驱动磁场，通过改变永磁体的位置改变磁致伸缩材料内驱动磁场，从而改变磁致伸缩材料伸缩长度，可以实现微米级控制，适合高精度定位需求。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
本专利技术涉及一种位移驱动器，具体涉及一种动磁式磁致微位移驱动器，其能将旋转电机或者直线电机驱动永磁体的宏观位移转化成磁致伸缩材料微米级微位移，属于高精度定位设备
【
技术介绍
】智能材料，如压电陶瓷和磁致伸缩材料，能实现微米级定位。压电陶瓷施加电压后，通过压电正向效应，实现微位移定位，通过位移放大机构或者叠装方式实现较大定位行程。压电陶瓷不足之处是材料本身比较脆，切向承受负载力有限。区别于压电陶瓷，磁致伸缩材料通过施加磁场，利用磁致效应实现微位移定位。常用的磁致伸缩材料有Terfenol_D和铁镓合金Galfenol，其中，铁镓合金Galfenol磁致伸缩材料坚固，能承受较大的不同方向的负载力，而且压力退火类型的Galfenol可以在无预压力情况下正常工作。专利(申请号200610150582.7，授权公告号CN101166005)利用磁致伸缩材料结合微位移放大机构，通过调节电流实现微位移可调驱动器。专利(申请号200710125011.2，公开号CN101188874 )采用永磁体为磁致伸缩材料提供励磁磁场。通过线圈电流改变磁致伸缩材料内磁场，实现微小位移驱动。专利(申请号200410090867.7，公开号CN1619938)利用线圈驱动磁致伸缩材料作为行程方向驱动，利用压电陶瓷做箍位，实现长距离高精度定位。专利(申请号200510056369.5，公开号:CN1670977)将施加静态偏置磁场永磁体放置在外壳上，线圈及磁致伸缩材料放置在内部，实现微位移驱动。目前，磁致伸缩驱动器利用磁致伸缩驱动器正向效应，采用永磁体提供静态偏置磁场，调节线圈电流改变磁致伸缩材料中的磁密，实现微位移调整。这种驱动方式的不足之处在于能耗大，温度高。磁致伸缩材料磁导率通常较低，这就需要较多的安匝数驱动，线圈中电流会产生热损耗。在实际使用中往往加入额外的散热冷却装置才能保证执行器的稳定工作。因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的动磁式磁致微位移驱动器，以克服现有技术中的所述缺陷。【
技术实现思路
】为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种能将旋转电机或者直线电机驱动永磁体产生的宏观位移转换成磁致伸缩材料微米级微观位移的动磁式磁致微位移驱动器。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为:一种动磁式磁致微位移驱动器，其包括外导磁铁芯、内导磁铁芯、永磁体、磁致伸缩材料、压紧螺栓、蝶形弹簧以及输出轴；其中，所述外导磁铁芯和内导磁铁芯相对设置；所述永磁体设置在外导磁铁芯和内导磁铁芯之间；所述磁致伸缩材料位于内导磁铁芯内；所述压紧螺栓螺接于内导磁铁芯上；所述蝶形弹簧抵接在压紧螺栓和输出轴之间；所述输出轴抵接在磁致伸缩材料的一侧，并由磁致伸缩材料驱动。本专利技术的动磁式磁致微位移驱动器进一步为:所述外导磁铁芯和内导磁铁芯由硅钢片叠装而成，或由实心钢材一体加工而成，或由SMC磁粉材料压铸而成。本专利技术的动磁式磁致微位移驱动器进一步为:所述永磁体采用钕铁硼NdFeB材质的永磁体，其径向充磁，内侧或外侧的极性相同。本专利技术的动磁式磁致微位移驱动器进一步为:所述磁致伸缩材料采用铽镝铁Terfeno 1_D 或者铁嫁合金 Galfenol。本专利技术的动磁式磁致微位移驱动器还可为:所述永磁体由旋转电机结合丝杠方式驱动，或由直线电机直接驱动。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果:本专利技术的动磁式磁致微位移驱动器将永磁体产生的宏观位移转换成磁致伸缩材料微米级位移，将技术较为成熟的旋转电机和直线电机技术与磁致伸缩材料微位移驱动技术相结合。永磁体在直线运动中所受磁阻力最小。线圈只存在旋转电机和直线电机中，其产生热量不影响磁致伸缩材料，保证其稳定运行，实现高精度定位。【【附图说明】】图1是本专利技术的动磁式磁致微位移驱动器的结构示意图。图2是永磁体在中间位置时磁力线走势图。图3是永磁体偏离中间位置时磁力线走势图。【【具体实施方式】】请参阅说明书附图1至附图3所示，本专利技术为一种动磁式磁致微位移驱动器，其由外导磁铁芯1、内导磁铁芯2、永磁体3、磁致伸缩材料4、压紧螺栓5、蝶形弹簧6以及输出轴7等几部分组成。其中，所述外导磁铁芯I和内导磁铁芯2相对设置。对于平板式结构，外导磁铁芯I和内导磁铁芯2可以由硅钢片叠装；对于圆筒状低频应用场合，外导磁铁芯I和内导磁铁芯2可以由实心钢材一体加工而成；对于圆筒状高频应用场合，外导磁铁芯I和内导磁铁芯2可以由SMC磁粉材料压铸而成。所述永磁体3设置在外导磁铁芯I和内导磁铁芯2之间，其采用钕铁硼NdFeB材质的永磁体，其径向充磁，内侧或外侧的极性相同。所述永磁体3做水平直线位移，永磁体3由旋转电机结合丝杠方式驱动，也可以由直线电机直接驱动。所述磁致伸缩材料4位于内导磁铁芯2内，其采用镇镝铁Terfenol_D或者铁镓合金 Galfenolο所述压紧螺栓5螺接于内导磁铁芯2上。所述蝶形弹簧6抵接在压紧螺栓5和输出轴7之间。所述输出轴7抵接在磁致伸缩材料4的一侧，并由磁致伸缩材料4驱动。 本专利技术的动磁式磁致微位移驱动器的工作原理如下:如图2所示，永磁体3在两个内导磁铁芯2正中间时，其产生的磁力线直接通过外导磁铁芯I和内导磁铁芯2形成回路，不通过磁致伸缩材料4。如图3所示，当永磁体3在外部驱动向左或者向右移动偏离中心位置时，部分永磁体3产生的磁力线将通过外导磁铁芯1、内导磁铁芯2和磁致伸缩材料4形成闭合回路；磁致伸缩材料4在磁场的作用下产生微位移伸缩，并联动输出轴7 ;永磁体3在特定范围内往复运动可保证磁致伸缩材料4工作在线性范围内。本专利技术利用永磁体3为磁致伸缩材料4提供驱动磁场，通过改变永磁体3的位置改变磁致伸缩材料4内驱动磁场，从而改变磁致伸缩材料4伸缩长度。本专利技术可以将旋转电机或者直线电机驱动永磁体的宏观位移转动改为磁致伸缩材料4驱动的微位移，可以实现微米级控制。线圈只存在旋转电机或者直线电机中，其产生的热量不会影响磁致伸缩材料4，因此，驱动器工作稳定，适合高精度定位需求。而且，本专利技术的驱动器另一个优点是永磁体3位置的改变引起磁阻线性变化，如果不考虑磁滞效应影响，理论上永磁体3移动位移与磁致伸缩材料4位移成线性关系。以上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。【主权项】1.一种动磁式磁致微位移驱动器，其特征在于:包括外导磁铁芯、内导磁铁芯、永磁体、磁致伸缩材料、压紧螺栓、蝶形弹簧以及输出轴；其中，所述外导磁铁芯和内导磁铁芯相对设置；所述永磁体设置在外导磁铁芯和内导磁铁芯之间；所述磁致伸缩材料位于内导磁铁芯内；所述压紧螺栓螺接于内导磁铁芯上；所述蝶形弹簧抵接在压紧螺栓和输出轴之间；所述输出轴抵接在磁致伸缩材料的一侧，并由磁致伸缩材料驱动。2.如权利要求1所述的动磁式磁致微位移驱动器，其特征在于:所述外导磁铁芯和内导磁铁芯由硅钢片叠装而成，或由实心钢材一体加工而成，或由SMC磁粉材料压铸而成。3.如权利要求1所述的动磁式磁致微位移驱动器，其特征在于:所述永磁体采用钕铁硼NdFeB材质的永磁体，其径向充磁，内侧或外侧的极性相同。4.如权利要求1所述的动磁式磁致微位移驱动器，其特征在于:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动磁式磁致微位移驱动器，其特征在于：包括外导磁铁芯、内导磁铁芯、永磁体、磁致伸缩材料、压紧螺栓、蝶形弹簧以及输出轴；其中，所述外导磁铁芯和内导磁铁芯相对设置；所述永磁体设置在外导磁铁芯和内导磁铁芯之间；所述磁致伸缩材料位于内导磁铁芯内；所述压紧螺栓螺接于内导磁铁芯上；所述蝶形弹簧抵接在压紧螺栓和输出轴之间；所述输出轴抵接在磁致伸缩材料的一侧，并由磁致伸缩材料驱动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：夏永明，张丽慧，陆凯元，雷美珍，潘海鹏，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33