基于Terfenol-D薄片的惯性冲击直线驱动器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及驱动器技术领域，具体涉及一种基于Terfenol-D薄片的惯性冲击直线驱动器。
【背景技术】
[0002]惯性冲击直线驱动器是指在锯齿波驱动信号的作用下，利用惯性冲击力和摩擦力的组合来实现精密直线位移的一种驱动机构。现有的惯性冲击直线驱动器普遍采用压电材料为驱动元件，具有体积小、成本低、运动行程大等特点，并在精密驱动领域获得了初步应用。但是，压电式惯性冲击直线驱动方式为电压信号驱动，在驱动器运动过程中，移动体需要拖曳线缆提供电能，供电线缆的自重和振动会对驱动器的运动精度会产生较大影响；另夕卜，压电材料存在形变量小、出力小的不足，使得压电式惯性冲击直线驱动器在移动速度和负载能力方面不够理想。
[0003]稀土超磁致伸缩材料是一种利用磁场驱动的新型功能材料。作为稀土超磁致伸缩功能材料的典型代表，Terfenol-D是将稀土元素铺(Tb)、镝(Dy)和金属元素铁(Fe)按一定比例制备而成的一种新型磁致伸缩合金，具有大应变、高精度、输出力大、响应快速及可靠性高等优势，是构造精密驱动器的理想材料。
[0004]现有技术中，利用Terfenol-D材料的惯性冲击直线驱动器，磁性线圈大多与驱动块直接接触，供电电缆的振动影响了驱动块的运动精度，驱动器的可靠性差。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于:提供一种能双向驱动和持续移动的、无需拖曳线缆的、基于Terfenol-D薄片的惯性冲击直线驱动器。
[0006]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种基于Terfenol-D薄片的惯性冲击直线驱动器，包括线圈、驱动块和筒体，所述线圈缠绕在筒体外周面，驱动块设置在筒体内部，驱动块与筒体滑动配合；所述驱动器还包括两块弹性片和若干Terfenol-D薄片，所述两块弹性片相对设置，弹性片的一端固定在驱动块上，弹性片的另一端固定连接有配重块；所述Terfenol-D薄片间隔粘贴在两块弹性片的外侧面，Terfenol-D薄片的最大磁致伸缩方向一致，并且与弹性片的长度方向一致；所述线圈通入的电流为锯齿波形电流；所述筒体、驱动块、配重块和弹性片均采用非导磁材料。
[0007]上述方案中，所述弹性片为矩形薄片，矩形薄片的长宽比为6:1，厚度为0.8?Imm0
[0008]上述方案中，所述配重块为圆柱体，所述线圈、筒体、驱动块和配重块的轴向中心线均重合。
[0009]上述方案中，所述驱动块的质量与配重块的质量之比为5:1。
[0010]上述方案中，所述驱动块的长度与弹性片的长度之比为3:2。
[0011]上述方案中，所述Terfenol-D薄片的厚度为0.3?0.5mm，伸缩方向的长度不大于3mm，两片Terfenol-D薄片之间的间隙不小于1mm。
[0012]本发明中，线圈中通入的锯齿波电流为缓升快降的电流或者快升缓降的电流。
[0013]本发明的工作原理是:线圈通入如图4所示的缓升快降的锯齿波电流，随着电流的缓慢增大，Terfenol-D薄片缓慢伸长，并带动两弹性片对称地向外缓慢弯曲，弹性片的弯曲度随Terfenol-D薄片的伸长量增加而增大，Terfenol-D薄片的伸长量随线圈的磁场强度增大而增加，如图6所示；弹性片的弯曲带动配重块缓慢向左移动，由于驱动块与筒体内表面之间存在摩擦力，驱动块保持不动；当电流缓慢增大到最大值后快速减小至零，Terfenol-D薄片迅速变短，带动弹性片迅速复原，配重块随之迅速向右移动，由于驱动块外周面与筒体内周面之间的摩擦力不足以克服惯性冲击力，驱动块向左移动一小步；当线圈中持续通入如图4所示的缓升快降的锯齿波电流时，驱动块持续向左移动。基于相同的原理，当线圈通入如图5所示的快升缓降的电流时，驱动块向右移动。
[0014]本发明的有益效果是:1、线圈不与驱动块直接接触，而是缠绕在圆筒外部，供电线缆的振动不会影响驱动块的运动精度，从而提高了驱动器的运动精度和可靠性；2、当线圈中持续通入锯齿波电流时，驱动块可持续移动，驱动行程大；3、本发明的响应速度块，且可实现双向驱动。
【附图说明】
[0015]图1为本发明一个具体实施例的俯视剖视图。
[0016]图2为本实施例的正视剖视图。
[0017]图3为Terfenol-D薄片和弹性片的连接示意图。
[0018]图4为缓升快降的锯齿波电流。
[0019]图5为快升缓降的锯齿波电流。
[0020]图6为本实施例的运动示意图。
[0021]其中:1、线圈；2、筒体；3、驱动块；4、弹性片；5、Terfenol-D薄片；6、配重块。
【具体实施方式】
[0022]为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地说明。
[0023]如图1和图2所示的基于Terfenol-D薄片的惯性冲击直线驱动器，包括线圈1、筒体2和驱动块3，线圈I缠绕在筒体2外周面；驱动块3设置在筒体2内部，驱动块3与筒体2滑动配合；所述驱动器还包括两块弹性片4和若干Terfenol-D薄片5，所述两块弹性片4相对设置，弹性片4的一端固定在驱动块3上，弹性片4的另一端固定连接有配重块6 ;所述Terfenol-D薄片5间隔粘贴在两块弹性片4的外侧面，Terfenol-D薄片5的最大磁致伸缩方向一致，并且与弹性片4的长度方向一致，如图3所示；线圈I通入的电流为锯齿波形电流；筒体2、驱动块3、配重块6和弹性片4均采用非导磁材料。
[0024]优选地，所述弹性片4为矩形薄片，矩形薄片的长宽比为6:1，厚度为0.8?1mm。
[0025]优选地，所述配重块6为圆柱体，所述线圈1、筒体2、驱动块3和配重块6的轴向中心线均重合。
[0026]优选地，所述驱动块3的质量与配重块6的质量之比为5:1。
[0027]优选地，所述驱动块3的长度与弹性片4的长度之比为3:2。
[0028]优选地，所述Terfenol-D薄片5的厚度为0.3?0.5mm,伸缩方向的长度不大于3mm，两片Terfenol-D薄片5之间的间隙不小于1mm。
[0029]本发明中，当驱动块3与筒体2为同种非导磁材料制成、驱动块3与筒体2滑动配合，且配重块6的质量与驱动块3的质量之比1:5，驱动块3的长度与弹性片4的长度之比为3:2时，本发明的驱动效果最佳。
【主权项】
1.一种基于Terfenol-D薄片的惯性冲击直线驱动器，包括线圈、驱动块和筒体，其特征在于，所述线圈缠绕在筒体外周面，驱动块设置在筒体内部，驱动块与筒体滑动配合；所述驱动器还包括两块弹性片和若干Terfenol-D薄片，所述两块弹性片相对设置，弹性片的一端固定在驱动块上，弹性片的另一端固定连接有配重块；所述Terfenol-D薄片间隔粘贴在两块弹性片的外侧面，Terfenol-D薄片的最大磁致伸缩方向一致，并且与弹性片的长度方向一致；所述线圈通入的电流为锯齿波形电流；所述筒体、驱动块、配重块和弹性片均采用非导磁材料。2.如权利要求1所述的基于Terfenol-D薄片的惯性冲击直线驱动器，其特征在于，所述弹性片为矩形薄片，矩形薄片的长宽比为6:1，厚度为0.8~lmm。3.如权利要求1所述的基于Terfenol-D薄片的惯性冲击直线驱动器，其特征在于，所述配重块为圆柱体，所述线圈、筒体、驱动块和配重块的轴向中心线均重合。4.如权利要求1所述的基于Terfenol-D薄片的惯性冲击直线驱动器，其特征在于，所述驱动块的质量与配重块的质量之比为5:1。5.如权利要求1所述的基于Terfenol-D薄片的惯性冲击直线驱动器，其特征在于，所述驱动块的长度与弹性片的长度之比为3:2。6.如权利要求1所述的基于Terfenol-D薄片的惯性冲击直线驱动器，其特征在于，所述Terfenol-D薄片厚度为0.3-0.5_，伸缩方向的长度不大于3_，两片Terfenol-D薄片之间的间隙不小于Imm0
【专利摘要】本发明公开了一种基于Terfenol-D薄片的惯性冲击直线驱动器，包括线圈、驱动块和两端开口的筒体；线圈缠绕在筒体外周面，线圈通入锯齿波电流；驱动块设置在筒体内部，驱动块与筒体滑动配合；驱动器还包括两块弹性片和若干Terfenol-D薄片，两块弹性片相对设置，弹性片的一端固定在驱动块上，弹性片的另一端固定连接有配重块；所述Terfenol-D薄片间隔粘贴在两块弹性片的外侧面，Terfenol-D薄片的最大磁致伸缩方向一致，并且与弹性片的长度方向一致，筒体、驱动块、配重块和弹性片均采用非导磁材料。本发明避免了供电电缆振动对运动精度的影响，提高了驱动器的可靠性；可实现双向驱动，驱动行程大。
【IPC分类】H02N2/02
【公开号】CN105119519
【申请号】CN201510556604
【发明人】卢全国, 舒亮, 陶珍, 赵冉, 王欢
【申请人】南昌工程学院
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月2日