一種勵磁動磁式磁致微位移驅動器的制造方法
【專利說明】
[0001]【技術領域】
本發明涉及一種位移驅動器，具體涉及一種勵磁動磁式磁致微位移驅動器，屬于高精度定位設備技術領域。
[0002]【【背景技術】】
智能材料，如壓電陶瓷和磁致伸縮材料，能實現微米級定位。壓電陶瓷施加電壓后，通過壓電正向效應實現微位移定位，通過位移放大機構或者疊裝方式實現較大定位行程。壓電陶瓷不足之處是材料本身比較脆，切向承受負載力有限。區別于壓電陶瓷，磁致伸縮材料通過施加磁場，利用磁致效應實現微位移定位。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磁致伸縮材料堅固，能承受較大的不同方向的負載力，而且壓力退火類型的Galfenol可以在無預壓力情況下正常工作。
[0003]專利(申請號200610150582.7，授權公告號CN101166005)利用磁致伸縮材料結合微位移放大機構，通過調節電流實現微位移可調驅動器。專利(申請號200710125011.2，公開號CN101188874)采用永磁體為磁致伸縮材料提供勵磁磁場。通過線圈電流改變磁致伸縮材料內磁場，實現微小位移驅動。專利(申請號200410090867.7，公開號CN1619938)利用線圈驅動磁致伸縮材料作為行程方向驅動，利用壓電陶瓷做箍位，實現長距離高精度定位。專利(申請號200510056369.5，公開號:CN1670977)將施加靜態偏置磁場永磁體放置在外殼上，線圈及磁致伸縮材料放置在內部，實現微位移驅動。
[0004]目前，磁致伸縮驅動器利用磁致伸縮驅動器正向效應，采用永磁體提供靜態偏置磁場，調節線圈電流改變磁致伸縮材料中的磁密，實現微位移調整。這種驅動方式的不足之處在于能耗大，溫度高。磁致伸縮材料磁導率通常較低，這就需要較多的安匝數驅動，線圈中電流會產生熱損耗。在實際使用中往往加入額外的散熱冷卻裝置才能保證執行器的穩定工作。
[0005]因此，為解決上述技術問題，確有必要提供一種創新的勵磁動磁式磁致微位移驅動器，以克服現有技術中的所述缺陷。
[0006]【
【發明內容】
】
為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種能將旋轉電機或者直線電機驅動永磁體產生的宏觀位移轉換成磁致伸縮材料微米級微觀位移的勵磁動磁式磁致微位移驅動器。
[0007]為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:一種勵磁動磁式磁致微位移驅動器，其包括主磁路鐵芯、輔助磁路鐵芯、安裝座、驅動電機、S極驅動永磁體、N級驅動永磁體、磁致伸縮材料、勵磁永磁體、輸出軸以及壓板；其中，所述主磁路鐵芯設置有兩個，其呈相對設置；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，其上安裝有所述驅動電機；所述S極驅動永磁體和N級驅動永磁體收容于主磁路鐵芯內，其分別安裝于驅動電機的旋轉鐵芯上；所述磁致伸縮材料、勵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，并由磁致伸縮材料驅動；所述壓板設置在主磁路鐵芯的兩側，兩壓板之間穿設有若干壓緊螺栓；所述壓板和主磁路鐵芯之間抵接有碟形彈簧，所述碟形彈簧套設在輸出軸上。
[0008]本發明的勵磁動磁式磁致微位移驅動器進一步為:各主磁路鐵芯呈L形結構；所述輔助鐵芯呈C形結構。
[0009]本發明的勵磁動磁式磁致微位移驅動器進一步為:所述主磁路鐵芯和輔助磁路鐵芯分別由硅鋼片疊裝而成；或由實心鋼材一體加工而成；或由SMC磁粉材料一體壓鑄而成。
[0010]本發明的勵磁動磁式磁致微位移驅動器進一步為:所述磁致伸縮材料采用鋱鏑鐵Terfeno 1_D 或者鐵嫁合金 Galfenol。
[0011]本發明的勵磁動磁式磁致微位移驅動器進一步為:所述勵磁永磁體采用釹鐵硼材質的永磁體，其軸向充磁，形狀為圓柱或長方體。
[0012]本發明的勵磁動磁式磁致微位移驅動器進一步為:所述S極驅動永磁體、N級驅動永磁體均采用釹鐵硼NdFeB材質的永磁體，其徑向充磁，形狀為瓦片形、三角形或者橢圓形。
[0013]本發明的勵磁動磁式磁致微位移驅動器還可為:所述驅動電機為旋轉電機。
[0014]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:本發明的勵磁動磁式磁致微位移驅動器將永磁體產生的宏觀位移轉換成磁致伸縮材料微米級位移，將技術較為成熟的旋轉電機和直線電機技術與磁致伸縮材料微位移驅動技術相結合；線圈只存在旋轉電機和直線電機中，其產生熱量不影響磁致伸縮材料，保證其穩定運行，實現高精度定位；同時，其增加了勵磁永磁體，使得磁致伸縮材料工作在線性區間內，達到線性度更高的輸出特性曲線。
[0015]【【附圖說明】】
圖1是本發明的勵磁動磁式磁致微位移驅動器的結構立體圖。
[0016]圖2是本發明的勵磁動磁式磁致微位移驅動器未安裝驅動電機的立體圖。
[0017]圖3是本發明的勵磁動磁式磁致微位移驅動器的磁力線走勢圖。
[0018]圖4是本發明的勵磁動磁式磁致微位移驅動器另一視角的磁力線走勢圖。
[0019]【【具體實施方式】】
請參閱說明書附圖1至附圖4所示，本發明為一種勵磁動磁式磁致微位移驅動器，其由主磁路鐵芯2、輔助磁路鐵芯1、安裝座10、驅動電機9、S極驅動永磁體3、N級驅動永磁體
4、磁致伸縮材料5、勵磁永磁體6、輸出軸15以及壓板11等幾部分組成。
[0020]其中，所述主磁路鐵芯2設置有兩個，其呈相對設置。各主磁路鐵芯2呈L形結構。[0021 ] 所述輔助磁路鐵芯I卡持于主磁路鐵芯2上，其呈C形結構。
[0022]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。對于低頻應用場合，所述主磁路鐵芯2和輔助磁路鐵芯I可以由實心鋼材一體加工而成；對于高頻應用場合，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。
[0023]所述安裝座10固持于主磁路鐵芯I的端部，其上安裝有所述驅動電機9。在本實施列中，所述驅動電機9為旋轉電機，其上設有一旋轉鐵芯12。
[0024]所述S極驅動永磁體3和N級驅動永磁體4收容于主磁路鐵芯2內，其分別安裝于驅動電機9的旋轉鐵芯12上，從而由驅動電機9驅動而轉動。所述S極驅動永磁體3、N級驅動永磁體4均采用釹鐵硼NdFeB材質的永磁體，其徑向充磁，形狀為瓦片形、三角形或者橢圓形。
[0025]所述磁致伸縮材料5、勵磁永磁體6分別夾持于主磁路鐵芯2之間。所述磁致伸縮材料5采用鎮鏑鐵Terfenol_D或者鐵鎵合金Galfenol。所述勵磁永磁體6采用釹鐵硼材質的永磁體，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，使磁致伸縮材料5工作在線性區間內。
[0026]所述輸出軸15抵接在磁致伸縮材料5的一側，并由磁致伸縮材料5驅動。
[0027]所述壓板11設置在主磁路鐵芯2的兩側，兩壓板11之間穿設有若干壓緊螺栓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套設在輸出軸15上，其能給磁致伸縮材料5施加預定壓力。
[0028]本發明的勵磁動磁式磁致微位移驅動器的設計原理如下:如圖3所示，勵磁永磁體6在兩個主磁路鐵芯2之間，磁致伸縮材料5也在兩個主磁路鐵芯2之間。勵磁永磁體6產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提供勵磁磁場；勵磁永磁體6產生的另一部分磁通通過S極驅動永磁體3、N級驅動永磁體4形成閉合回路
8。S極驅動永磁體3、N級驅動永磁體4安裝在旋轉鐵芯12上，由驅動電機9轉動，當驅動S極驅動永磁體3、N級驅動永磁體4轉動時，會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。通過控制驅動S極驅動永磁體3、N級驅動永磁體4的位置控制磁致伸縮材料5的輸出微位移。同時，線圈只存在驅動電機9中，其產生的熱量不會影響磁致伸縮材料4，因此，驅動器工作穩定，適合高精度定位需求。
[0029]以上的【具體實施方式】僅為本創作的較佳實施例，并不用以限制本創作，凡在本創作的精神及原則之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本創作的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種勵磁動磁式磁致微位移驅動器，其特征在于:包括主磁路鐵芯、輔助磁路鐵芯、安裝座、驅動電機、S極驅動永磁體、N級驅動永磁體、磁致伸縮材料、勵磁永磁體、輸出軸以及壓板；其中，所述主磁路鐵芯設置有兩個，其呈相對設置；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，其上安裝有所述驅動電機；所述S極驅動永磁體和N級驅動永磁體收容于主磁路鐵芯內，其分別安裝于驅動電機的旋轉鐵芯上；所述磁致伸縮材料、勵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，并由磁致伸縮材料驅動；所述壓板設置在主磁路鐵芯的兩側，兩壓板之間穿設有若干壓緊螺栓；所述壓板和主磁路鐵芯之間抵接有碟形彈簧，所述碟形彈簧套設在輸出軸上。2.如權利要求1所述的勵磁動磁式磁致微位移驅動器，其特征在于:各主磁路鐵芯呈L形結構；所述輔助鐵芯呈C形結構。3.如權利要求2所述的勵磁動磁式磁致微位移驅動器，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.如權利要求1所述的勵磁動磁式磁致微位移驅動器，其特征在于:所述磁致伸縮材料采用鎮鏑鐵Terfenol_D或者鐵鎵合金Galfenol05.如權利要求1所述的勵磁動磁式磁致微位移驅動器，其特征在于:所述勵磁永磁體采用釹鐵硼材質的永磁體，其軸向充磁，形狀為圓柱或長方體。6.如權利要求1所述的勵磁動磁式磁致微位移驅動器，其特征在于:所述S極驅動永磁體、N級驅動永磁體均采用釹鐵硼NdFeB材質的永磁體，其徑向充磁，形狀為瓦片形、三角形或者橢圓形。7.如權利要求1所述的勵磁動磁式磁致微位移驅動器，其特征在于:所述驅動電機為旋轉電機。
【專利摘要】本發明涉及一種勵磁動磁式磁致微位移驅動器，其主磁路鐵芯設置有兩個，其呈相對設置；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，其上安裝有驅動電機；S極驅動永磁體和N級驅動永磁體收容于主磁路鐵芯內，其分別安裝于驅動電機的旋轉鐵芯上；磁致伸縮材料、勵磁永磁體分別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，并由磁致伸縮材料驅動；壓板設置在主磁路鐵芯的兩側，兩壓板之間穿設有若干壓緊螺栓；壓板和主磁路鐵芯之間抵接有碟形彈簧，碟形彈簧套設在輸出軸上。本發明能將旋轉電機或者直線電機驅動永磁體產生的宏觀位移轉換成磁致伸縮材料微米級微觀位移，可以實現微米級控制，適合高精度定位需求。
【IPC分類】H02N2/04
【公開號】CN104953890
【申請號】CN201510351987
【發明人】夏永明, 張麗慧, 陸凱元, 雷美珍, 潘海鵬
【申請人】浙江理工大學
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月24日