专利名称：一种组合超磁致振子的椭圆驱动微执行器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电(磁)-机械能量转换的装置，尤其涉及一种利用超磁致材料在电磁场作用下能改变自身长度的特性来实现电磁能转换成机械能的装置。
技术背景众所周知，传统电能-机械能转换的主要装置是电动机，其理论依据是法拉第电磁感应定律。自从超磁致材料问世以来，很多人都在研究超磁致材料的一种特性，即该材料在变化的磁场中，会随着磁场强度的变化而改变自身的长度的这一特性。如何利用这一特性将电磁能转换成机械能已成为人们研究的一个重点。如利用超磁致材料的这一特性将电磁能转换成往复运动的机械能已有相关报道，利用脉冲电源，提供变化的磁致磁场，通过超磁致振动器，将电(磁)能转换为超磁致材料伸缩机械能，通过变幅杆将超磁致伸缩振动传递给加工工具，使该工具作直线的往复运动。这一成果已开始运用于加工业，如电火花切削加工。而利用超磁致材料的上述特性，即利用超磁致材料在电磁场作用下，产生超磁致材料的弹性形变，通过特定的耦合成为一个椭圆驱动微执行器或称微电机，直接输出机械力或扭矩，目前尚未见有文献报导。
发明内容
本实用新型的目的旨在利用超磁致材料在电磁场作用下随着磁场场强的变化而会伸缩的这一特性，设计一种椭圆驱动微执行机构。该组合超磁致振子的椭圆驱动微执行器，它由两只以上超磁致振子和一个刚性物组成，超磁致振子的机体内设有励磁线圈，在励磁线圈中心孔内装有超磁致棒，超磁致棒的两端各设置一块永磁体，永磁体一端与后端盖接触，另一端通过连接杆与刚性物相连接，在前端盖内放置弹簧，弹簧一端与连接杆的凸台肩相靠，另一端与前端盖上的紧定镙帽相靠。前、后端盖分别通过镙钉与机体连接。所述的刚性物是刚性圆环。诸超磁致振子安装在同一水平面上。超磁致棒用铁钴钒软磁合金制成，也可用铁氧体材料、Fe-13系非晶态合金材料制成。
本发明具有输出力矩大、响应频率高、输出重复精度高以及调节方便等特点。可广泛应用于微/纳米级执行器，用于微机电系统。
图1为本实用新型实施例结构示意图；图2为实施例中刚性圆环在不同相位时的运动模态示意图。
具体实施方式
下面结合图1和图2对本实用新型实施例作一详细说明。从图1中可知，该组合超磁致振子的椭圆驱动微执行器，它由两只超磁致振子和一个刚性圆环组成，两只超磁致振子需安装在同一水平面上，超磁致振子的机体4内设有励磁线圈5，在励磁线圈5中心孔内装有超磁致棒6，超磁致棒6用铁钴钒软磁合金制成，在励磁线圈5的两端各有一个弹簧垫圈3，超磁致6的两端各黏结一块偏置永磁体7，一端与后端盖2紧接触，另一端通过连接杆9与刚性圆环13相连接，并保持两者同轴度。在前端盖8内放置弹簧10，弹簧10一端与连接杆9的凸台肩相靠，另一端与前端盖8上的紧定镙帽1 2相靠。前、后端盖8、2分别通过镙钉11、1与机体4连接。机体4内的励磁线圈5分别施加电压为220V、相位互差90°的二相正弦电源，使线圈内的超磁致棒产生伸缩运动，这种弹性伸缩通过连接杆9传递到其间的刚性圆环13，由于两只超磁致振子通过相位互差90°的正弦电流，刚性圆环13顶端产生椭圆运动(参见图2)，于是构成一台椭圆驱动微执行器。当执行器的刚性圆环13顶端通过摩擦层14与不同的移动机构相连时，可以形成直线运动，也可以形成旋转运动。该执行器可以通过调节励磁线圈5的电流大小，实现对输出移动量的控制，也可以通过改变励磁线圈5的电流相位，改变执行器的驱动方向。
按照上述方案制造出来的微执行器或称微电机，与普通的现有微电机相比，其优点是输出力(转矩)大，连接杆端面的最大输出为24×106N/m2；输出响应快，响应频率可以高达2kHz；输出重复精度高，当连接杆达到最大伸缩量时，重复精度为±1μ；通过调节励磁线圈电流，可方便地调节、控制输出移动量。通过改变励磁线圈电流相位，可方便地改变执行器的驱动方向。
另外，从理论上讲本发明只要空间允许，相位调整得当，可设置多个超磁致振子，譬如3个或4个超磁致振子，根据用户需要同样可以组成一台微执行器。
权利要求1，一种组合超磁致振子的椭圆驱动微执行器，其特征在于它由两只以上超磁致振子和一个刚性物组成，超磁致振子的机体[4]内设有励磁线圈[5]，在励磁线圈[5]中心孔内装有超磁致棒[6]，超磁致棒[6]的两端各设置一块永磁体[7]，永磁体[7]一端与后端盖[2]接触，另一端通过连接杆[9]与刚性物[13]刚性连接，在前端盖[8]内放置弹簧[10]，弹簧[10]一端与连接杆[9]的凸台肩相靠，另一端与前端盖[8]上的紧定镙帽[12]相靠。
2，根据权利要求1所述的组合超磁致振子的椭圆驱动微执行器，其特征在于前、后端盖[8]、[2]分别通过镙钉[11]、[1]与机体[4]连接。
3，根据权利要求1所述的组合超磁致振子的椭圆驱动微执行器，其特征在于所述的刚性物(13)是刚性圆环。
4，根据权利要求1所述的组合超磁致振子的椭圆驱动微执行器，其特征在于诸超磁致振子安装在同一水平面上。
5，根据权利要求1或3所述的组合超磁致振子的椭圆驱动微执行器，其特征在于超磁致棒[6]用铁钴钒软磁合金制成。
专利摘要本实用新型涉及一种利用超磁致材料在电磁场作用下能改变自身长度的特性来实现电磁能转换成机械能的装置。该组合超磁致振子的椭圆驱动微执行器，它由两只以上超磁致振子和一个刚性物组成，超磁致振子的机体内设有励磁线圈，在励磁线圈中心孔内装有超磁致棒，超磁致棒的两端各设置一块永磁体，一端与后端盖接触，另一端通过连接杆与刚性物相连接，在前端盖内放置弹簧，弹簧一端与连接杆的凸台肩相靠，另一端与前端盖上的紧定螺帽相靠。本实用新型具有输出力(转矩)大、响应频率高、输出重复精度高以及调节方便等特点。
文档编号H02N2/12GK2572666SQ02259970
公开日2003年9月10日 申请日期2002年9月30日 优先权日2002年9月30日
发明者曹志彤, 陈宏平, 何国光 申请人:浙江大学