本发明专利技术涉及一种单驱双向旋转型超磁致伸缩电机，包括定子、转子、驱动线圈和偏置磁体，其中：定子由超磁致伸缩材料块和驱动体通过界面力结合成一体，转子穿过定子的内孔，偏置磁体置于超磁致伸缩材料块的端部，驱动线圈置于定子外。本发明专利技术提供了一种易于微型化的旋转型超磁致伸缩电机，由于定子是由超磁致伸缩材料块和驱动体通过界面力相连接，使得加工工艺简单、结构简单并适合进行微型化；采用单片或双片超磁致伸缩材料块作为驱动元件，实现了低成本化、低压驱动和高力矩输出；由于整个电机在电路中等效一个电感，使得匹配电路更加简单(相对压电电机)；本发明专利技术具有结构简单、低压驱动、单驱双向、低成本和易于微型化的特点，其机械部分和电路部分可以隔离开，使得其能够应用于一些特殊需求领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微型马达领域，特别是涉及ー种单驱双向旋转型超磁致伸缩电机。
技术介绍
微型电机驱动元件的材料主要有压电材料、形状记忆合金、电致流变(ER)材料和超磁致伸缩材料。在这些驱动元件材料中，压电材料为驱动元件的微型电机和作动器的研究开发和应用比较成熟。与其它驱动元件材料相比，超磁致伸縮材料具有大应カ负载、大应变(压电材料5-8倍)、无疲劳极限、高磁(电)-机械转换效率(耦合系数达0. 75)、响应速度快(< I U s)和低电压驱动等特点，其非常的适合作为微作动器的驱动元件。 在中国专利申请公开说明书中，CN102013834A、CN102005967A和 CN102005966A中针对已有的旋转型压电电机为了实现双向控制驱动，往往需要两套压电片和两路驱动信号，并配合设计空间上相位差来实现这个问题，分别提出了基于边界条件的单驱双向压电马达、频率控制转向的单驱动微马达和电极分割型单驱动双向压电马达，这使得双向旋转型压电电机的结构和电路得到简化，更适合微型化。但是其使用压电片作为驱动元件，使得驱动电压偏高及高压驱动带来的短路问题、输出力矩偏小、电极直接与驱动元件相连接和整个电机在电路中表现为容性而带来匹配电路复杂，这些缺陷限制了其的应用范围。在美国专利文献中，US5079460、US546015和US5341056中描述了旋转型超磁致伸缩电机，虽然他们能够提供大力矩和精确定位，但是他们结构复杂而不适合于微型化、使用多块的超磁致伸縮材料导致成本太高、多路信号驱动使得驱动电路比较复杂。在又献《Miniature Spherical Motor using Bimetal of MagnetostrictiveMaterials))中描述了ー种多自由度球型超磁致伸缩电机，其使用4块的超磁致伸縮材料(Galfenol)和Ni的结合体作为驱动元件，其实现了微型化和多自由度化，但是结构复杂和成本高问题导致其再进ー步的微型化比较困难，高成本也限制其的应用范围。针对以上现有技术中存在的问题现有单驱双向压电电机的驱动电压高及高电压带来短路问题、输出力矩小、输出功率小、机械与电路部分不能相互隔离和匹配电路比较复杂的缺点，现有的旋转型超磁致伸缩电机的结构复杂、成本高和不易于微型化的缺点，研究一款单驱双向和适合微型化的超磁致伸缩电机具有更好的应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供ー种结构简单、低压驱动、单驱双向、低成本和易于微型化的旋转型超磁致伸缩电机。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为一种单驱双向旋转型超磁致伸縮电机，包括定子、转子、驱动线圈和偏置磁体，所述定子置于底座上，并与底座集成一体，其特征在于所述定子是由带贯穿内孔的驱动体和超磁致伸縮材料块连接而成，所述超磁致伸缩材料块置于驱动体的ー个侧面，所述内孔设于靠近该侧面的位置；所述偏置磁体由一个或ー对永磁铁组成并置于所述超磁致伸縮材料块端部；所述转子穿过定子的内孔，其下端与底座配合限位固定，为定子与转子提供预压力；所述驱动线圈为一定圈数的漆包线绕成并置于所述定子外并完全覆盖所述超磁致伸縮材料块，工作时，通过对驱动线圈两端施加驱动信号如方波信号以实现单驱双向。作为改进，所述转子为上端设有斜面、下端设有卡槽的杆体结构，所述定子的内孔为圆形孔，内孔的上端面成型为与转子的斜面配合的内凹的环形斜面，所述底座上成型有与内孔对应的通孔，通孔的外侧设有与转子的底部卡槽配合的弾性卡片，所述转子穿过内孔、底座通孔，其上端的斜面与内孔的环形斜面配合形成摩擦传动面，其下端通过卡槽与弹性卡片的配合限位固定。作为改进，所述定子的驱动体呈圆柱体，所述内孔设于圆柱体的中心位置，在圆柱体的一个侧面竖直切出一平面，所述超磁致伸縮材料块与该平面通过界面力连接成一体，所述驱动线圈置于所述超磁致伸縮材料块和所述的定子外面，并完全覆盖所述超磁致伸縮 材料块。再改进，所述定子的驱动体呈方形柱，所述内孔靠近该方形柱的其中ー个侧面，所述超磁致伸縮材料块与该侧面通过界面力连接成一体；所述驱动线圈置于所述超磁致伸縮材料块和所述的定子外面，并完全覆盖所述超磁致伸縮材料块。作为改进，所述定子的驱动体呈圆柱体或方形柱，在圆柱体的一个侧面竖直切出一平面，在该平面或方形柱的一个侧面的上下两端设有凸缘，所述内孔靠近设有凸缘的一侦牝所述超磁致伸縮材料块为ー块或ニ块，分别并排且相间隔一定间距的置于两个凸缘之间，所述磁致伸縮材料块的两端与所述凸缘通过界面力相连接成一体，并与该平面留有ー定间距；所述驱动线圈为对应的ー个或ニ个，置于所述超磁致伸縮材料块外，并完全覆盖所述超磁致伸縮材料块。此种结构使得线圈的体积达到最小，使得结构更加的紧凑。进ー步改进，所述底座的四个边缘上分别设有ー个固定螺孔，通过四个固定螺孔中的任意对角两个进行固定，对线圈的两端通以驱动信号以实现正反转，或者通过固定底座上的四个固定螺孔进行固定，对所述驱动线圈通以两个不同的一定频率的驱动信号达到单驱双向的功能。由于通过固定底座四个固定螺孔中的任意对角两个，破坏了其边界条件的対称性，从而使得其受カ的対称性受到破坏，实现单驱双向功能。另ー种方法是根据其定子在两个互相垂直方向不对称的特性，使得其正反方向的模态特性不相同，所以可以通过改变驱动信号的频率，从而激发出不同的主要振型，从而实现通过改变驱动信号的频率来实现单驱双向的功能，由于其是用一路驱动信号，使得驱动电路的设计更加简单，使得超磁致伸缩电机更容易微型化。最后，所述底座的四个边缘上分别设有ー个固定螺孔进行固定，当所述超磁致伸缩材料块为ニ块时，分别对其中一个线圈通以驱动信号，由于受カ的不对称性，使得转子朝ー个方向旋转，从而通过控制不同线圈的通断电来达到单驱双向的功能。与现有技术相比，本专利技术的优点在于定子是由超磁致伸縮材料块和驱动体通过界面カ相连接，使得加工エ艺简単、结构简单并适合进行微型化；采用单片或双片超磁致伸缩材料块作为驱动元件，实现了低成本化、低压驱动和高力矩输出；由于整个电机在电路中等效ー个电感，使得匹配电路更加简单(相对压电电机)；本专利技术具有结构简单、低压驱动、单驱双向、低成本和易于微型化的特点，其机械部分和电路部分可以隔离开，使得其能够应用于ー些特殊需求领域。附图说明图I是本专利技术实施例I的结构示意图；图2是本专利技术实施例I的定子的中空圆柱与底座的集成一体示意图；图3是本专利技术实施例I的转子结构示意图；图4是本专利技术实施例I转子与底座固定后的结构示意图；图5是本专利技术实施例2的结构示意图；图6是本专利技术实施例I的结构分解示意图；图7是本专利技术实施例3的结构示意图；图8是本专利技术实施例3的定子与底座的集成一体示意图；图9是本专利技术实施例4的结构示意图.具体实施例方式以下结合附图实施例对本专利技术作进ー步详细描述，但本专利技术并不局限于以下实施方式。实施例I如图I至图4所示，一种单驱双向旋转型超磁致伸缩电机，包括定子I、转子2、驱动线圈4和偏置磁体5，所述定子I置于底座8上，并与底座8集成一体，其中定子I、转子2和底座8结构采用金属材料制成，驱动线圈4采用漆包线制成，如图2所示，所述定子I是由一个在侧面切出ー个平面13的中空圆柱14和一块超磁致伸縮材料块3 (铽镝鉄片)通过环氧树脂粘接在一起，中空圆柱14的内孔11上本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单驱双向旋转型超磁致伸缩电机，包括定子、转子、驱动线圈和偏置磁体，所述定子置于底座上，并与底座集成一体，其特征在于：所述定子是由带贯穿内孔的驱动体和超磁致伸缩材料块连接而成，所述超磁致伸缩材料块置于驱动体的一个侧面，所述内孔设于靠近该侧面的位置；所述偏置磁体由一个或一对永磁铁组成并置于所述超磁致伸缩材料块端部；所述转子穿过定子的内孔，其下端与底座配合限位固定，为定子与转子提供预压力；所述驱动线圈为一定圈数的漆包线绕成并置于所述定子外并完全覆盖所述超磁致伸缩材料块，工作时，通过对驱动线圈两端施加驱动信号以实现单驱双向。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邢增平，何彬，钱华荣，徐凯，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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