基于Galfenol薄片的精密直线驱动器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁致伸缩式驱动器，具体涉及一种基于Galfenol薄片的精密直线驱动器。
【背景技术】
[0002]磁致伸缩式驱动器是利用磁致伸缩材料在外部所处磁场大小发生变化时，其材料相应发生变形而设计的。现有的磁致伸缩式驱动器一般采用Terfenol-D材料，Terfenol-D材料具有驱动行程大，驱动精度高，响应速度快等优点，已在精密定位、振动控制、精密声学器件等领域得到广泛的应用。然而，Terfenol-D材料的机械性能较差，易脆裂，抗冲击能力弱，这些在一定程度上限制了 Terfenol-D材料的应用。
[0003]Galfenol材料是一种新型的磁致伸缩功能材料，应变大，精度高，输出力大，响应快速，而且其机械性能优良，不易脆裂，是构造精密驱动器的理想材料。
[0004]目前，Galfenol材料从应用形式上主要分为棒状材料和薄片状材料。棒状材料一般用于构造直接推动形式的直线驱动器，输出力大但输出位移小；而薄片状材料一般与弹性材料复合构造成悬臂梁，输出位移大但输出力小。
【发明内容】
[0005]本发明将薄片所要解决的技术问题是，提供一种机械性能良好、使用寿命长、输出位移和输出力均较大的基于Galfenol薄片的精密直线驱动器。
[0006]本发明采用的技术方案是:一种基于Galfenol薄片的精密直线驱动器，它包括壳体、线圈和驱动轴，所述壳体一端封闭，一端开口，开口端设置有开口的端盖；所述壳体内设有两片弹片，弹片的一端连接在壳体的封闭端面上，弹片的另一端与驱动轴的一端相连，驱动轴的另一端穿过端盖的开口 ；壳体内设置有筒形骨架，筒形骨架上缠绕线圈；两片弹片的外侧面上粘接有Galfenol薄片，两片Galfenol薄片的最大磁致伸缩方向一致，并且与弹片的长度方向一致；筒形骨架的两端分别设置有环状的永磁体，两片永磁体的磁场方向一致；线圈通电后产生的磁场方向与永磁体的磁场方向相反；所述线圈通电后产生用于抵消永磁体磁场的磁场，所述弹片和驱动轴套在筒形骨架内。
[0007]按上述方案，壳体的端盖开口处设有直线轴承，所述驱动轴与直线轴承滑动配合。
[0008]按上述方案，所述弹片为长矩形薄片，长矩形薄片的长宽比为10:1，厚度为0.8?Imm0
[0009]按上述方案，所述Galfenol薄片为长矩形薄片，该薄片的长宽比为9:1，厚度为0.3 ?0.5mm。
[0010]按上述方案，所述驱动轴为圆柱体状。
[0011 ] 按上述方案，所述驱动轴的轴向中心线、直线轴承的轴向中心线、线圈的轴向中心线、筒形骨架及永磁体的轴向中心线均为同一条直线。
[0012]本发明中的壳体、端盖由导磁材料制成，驱动轴、筒形骨架和弹片由非导磁性材料制成。
[0013]本发明的工作原理为:驱动器安装完成后，永磁体产生偏置磁场，Galfenol薄片受偏置磁场的作用发生形变伸长，带动两片弹片向外侧弯曲，驱动轴也随之向左移动一定的距离；线圈通入电流后，产生驱动磁场，调整电流方向，使驱动磁场的磁场方向与偏置磁场的磁场方向相反；驱动磁场和偏置磁场叠加后，部分磁场相互抵消，随着线圈中电流的逐渐增大，驱动磁场逐渐增强，作用在Galfenol薄片上的总磁场逐渐减弱，Galfenol薄片收缩，弹片的弯曲幅度减小，推动驱动轴向右移动，从而对外输出力或位移；当驱动磁场增大到足以完全抵消偏置磁场时，Galfenol薄片形变消失，弹片随之恢复平直状态，此时，驱动轴向右输出最大位移，如图3所示。
[0014]本发明的有益效果是:1、采用的Galfenol材料抗冲击能力强，反复变形后不易断裂，间接提高了驱动器的使用寿命；2、设置了永磁体，并生偏置磁场，并产生驱动轴的偏置位移，从而使得线圈通入电流后驱动轴向右推，而不是向左缩；3、将薄片状Galfenol材料应用于构造直线驱动器，输出位移和输出力均较大。
【附图说明】
[0015]图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。
[0016]图2为本实施例弹片与Galfenol薄片粘接后的俯视图。
[0017]图3为本实施例的运动示意图。
[0018]其中:1、壳体；2、筒形骨架；3、线圈；4、永磁体；5、驱动轴；6、直线轴承；7、Galfenol薄片；8、弹片；9、端盖。
【具体实施方式】
[0019]为了更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0020]如图1所示的一种基于Galfenol薄片的精密直线驱动器，包括壳体1、线圈3和驱动轴5，壳体I 一端封闭，一端开口，开口端设置有开口的端盖9 ;所述壳体I内设有两片弹片8，弹片8的一端连接在壳体I的封闭端面上，弹片8的另一端与驱动轴5的一端相连，驱动轴5的另一端穿过端盖9的开口 ；两片弹片8的外侧面上粘接有Galfenol薄片7 (如图2所示)，两片Galfenol薄片7的最大磁致伸缩方向一致，并且与弹片8的长度方向一致；壳体I内设置有筒形骨架2，筒形骨架2上缠绕线圈3 ;筒形骨架2的两端分别设置有环状的永磁体4，两片永磁体4的磁场方向一致；线圈3通电后产生的磁场方向与永磁体4的磁场方向相反；所述线圈3通电后产生用于抵消永磁体4磁场的磁场，所述弹片8和驱动轴5套在筒形骨架2内。
[0021]优选地，壳体I的端盖9开口处设有直线轴承6，所述驱动轴5与直线轴承6滑动配合。
[0022]优选地，弹片8为长矩形薄片，长矩形薄片的长宽比为10:1，厚度为0.8?1mm。
[0023]优选地，Galfenol薄片7为长矩形薄片，该薄片的长宽比为9:1，厚度为0.3?0.5mmο
[0024]优选地，驱动轴5为圆柱体状；驱动轴5的轴向中心线、直线轴承6的轴向中心线、线圈3的轴向中心线、筒形骨架2及永磁体4的轴向中心线均为同一条直线。
【主权项】
1.一种基于Galfenol薄片的精密直线驱动器，它包括壳体、线圈和驱动轴，所述壳体一端封闭，一端开口，开口端设置有开口的端盖；所述壳体内设有两片弹片，弹片的一端连接在壳体的封闭端面上，弹片的另一端与驱动轴的一端相连，驱动轴的另一端穿过端盖的开口 ；壳体内设置有筒形骨架，筒形骨架上缠绕线圈；其特征在于:两片弹片的外侧面上均分别粘接有Galfenol薄片，两片Galfenol薄片的最大磁致伸缩方向一致，并且与弹片的长度方向一致；筒形骨架的两端分别设置有环状的永磁体，两片永磁体的磁场方向一致；线圈通电后产生的磁场方向与永磁体的磁场方向相反；所述线圈通电后产生用于抵消永磁体磁场的磁场，所述弹片和驱动轴套在筒形骨架内。2.如权利要求1所述的基于Galfenol薄片的精密直线驱动器，其特征在于，壳体内的端盖开口处设有直线轴承，所述驱动轴与直线轴承滑动配合。3.如权利要求1所述的基于Galfenol薄片的精密直线驱动器，其特征在于，所述弹片为长矩形薄片，长矩形薄片的长宽比为10:1，厚度为0.8~lmm。4.如权利要去I所述的基于Galfenol薄片的精密直线驱动器，其特征在于，所述Galfenol薄片为长矩形薄片，该薄片的长宽比为9:1，厚度为0.3-0.5mm。5.如权利要求1所述的基于Galfenol薄片的精密直线驱动器，其特征在于，所述驱动轴为圆柱体状。6.如权利要求5所述的基于Galfenol薄片的精密直线驱动器，其特征在于，所述驱动轴的轴向中心线、直线轴承的轴向中心线、线圈的轴向中心线、筒形骨架及永磁体的轴向中心线均为同一条直线。
【专利摘要】本发明公开了一种基于Galfenol薄片的精密直线驱动器，它包括壳体、线圈和驱动轴，所述壳体一端封闭，一端开口，开口端设置有开口的端盖；壳体内设有两片弹片，弹片的一端连接在壳体的封闭端面上，弹片的另一端与驱动轴的一端相连，驱动轴的另一端穿过端盖的开口；壳体内设置有筒形骨架，筒形骨架上缠绕线圈；两片弹片的外侧面上粘接有Galfenol薄片，两片Galfenol薄片的最大磁致伸缩方向一致，并且与弹片的长度方向一致；筒形骨架的两端分别设置有环状的永磁体，两片永磁体的磁场方向一致。本发明采用Galfenol材料抗冲击能力强，反复变形后不易断裂，间接提高了驱动器的使用寿命，且驱动器的输出位移和输出力均较大。
【IPC分类】H02N2/02
【公开号】CN105119520
【申请号】CN201510556605
【发明人】卢全国, 聂勤, 陈定方, 祝志芳, 胡瑞
【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