专利名称：组合超磁致振子的球形电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种组合超磁致振子的球形电机。
背景技术：
众所周知，传统电能-机械能转换的主要装置是电磁型电动机。自从超磁致材料问世以来，很多人都在研究超磁致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，通过超磁致致动器，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。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，制造一种超磁致振子，并将该种超磁致振子，通过特定的组合成为球形电机，直接输出转矩，目前国内尚未见有文献报导。
发明内容
本发明的目的是提供一种组合超磁致振子的球形电机。
它具有电机壳体、超磁致锥形转子、半球面定子、球轴承，由调节镙母通过簧片调整超磁致锥形转子与半球面定子之间接触，电机壳体具有机壳、端盖、底座，并用镙钉固定，端盖上设有球轴承，底座上设有半球面定子，超磁致锥形转子由多只超磁致振子构成，超磁致振子通过安装在中心位置上的转轴，被夹在振子端板、振子定位板和锥形驱动头之间，其间装有弹簧垫片，并通过镙母锁紧，转轴经球轴承与平衡轴伸相接，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，超磁致棒两端各黏结一块永磁体，一端与振子后端盖接触，另一端通过连接杆从振子前端盖伸出。
本发明具有输出转矩大、响应频率高、运动控制方便等特点。可广泛应用于微/纳米级运动控制，作为微机电系统(Micro Electro Mechanical System，MEMS)驱动机构。
图1是组合超磁致振子的球形电机结构示意图；图2是组合超磁致振子的球形电机的运动控制示意图；
图3是组合超磁致振子的球形电机产生旋转位移原理示意图。
具体实施例方式
如图1中所示，组合超磁致振子的球形电机具有电机壳体、超磁致锥形转子、半球面定子、球轴承装配在一起，要求锥形转子、球面定子、球轴承三者之间保持同轴，由调节镙母6通过簧片7调整超磁致锥形转子与半球面定子之间接触，控制转子与定子传递转矩所需的摩擦力。电机壳体具有机壳2、端盖3、底座1，并用镙钉23固定，端盖3上设有球轴承，底座1上设有半球面定子，超磁致锥形转子是球形电机的关键部件，由多只超磁致振子组成，超磁致振子通过安装在中心位置上的转轴8，被夹在振子端板11、振子定位板12和锥形驱动头19之间，其间装有弹簧垫片17，并通过镙母9锁紧，使超磁致振子经受预压力。转轴8经球轴承与平衡轴伸5相接，超磁致振子的机体14内设有励磁线圈15，在励磁线圈中心孔内装有超磁致棒20，超磁致棒两端各黏结一块永磁体21，永磁体磁场对励磁线圈产生的磁场构成串联偏置磁场，达到偏置超磁致棒工作点的目的，超磁致棒一端与振子后端盖13接触，另一端通过连接杆22从振子前端盖16伸出。
如图2所示，当该球形电机的组合超磁致振子的励磁线圈1、3分别施加电压相等、相位互差90°的二相正弦电源，使线圈内的超磁致棒产生弹性伸缩运动，这种弹性伸缩通过连接杆传递到锥形驱动头上，由于两只超磁致振子通过相位互差90°的正弦电流，锥形驱动头顶端产生椭圆运动(参见图3)，当锥形驱动头顶端，通过摩擦力与半球面定子接触时，产生转动。该球形电机可以通过调节超磁致振子励磁线圈的电流大小，实现对输出位移量的控制，也可以通过改变励磁线圈的电流相位，改变球形电机的驱动方向。
按照上述方案制造出来的球形电机，与普通的现有电磁型球形电动机相比，其优点是输出转矩大，实施例的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；通过调节励磁线圈电流，可方便地控制输出移动量。通过改变励磁线圈电流相位，可方便地改变球形电机的驱动方向，并通过对多只超磁致振子通电形式的不同组合，就可以实现空间二维运动。
权利要求
1.一种组合超磁致振子的球形电机，其特征在于它具有电机壳体、超磁致锥形转子、半球面定子、球轴承，由调节镙母(6)通过簧片(7)调整超磁致锥形转子与半球面定子之间接触，电机壳体具有机壳(2)、端盖(3)、底座(1)，并用镙钉(23)固定，端盖(3)上设有球轴承(4)，底座(1)上设有半球面定子，超磁致锥形转子由多只超磁致振子构成，超磁致振子通过安装在中心位置上的转轴(8)，被夹在振子端板(11)、振子定位板(12)和锥形驱动头(19)之间，其间装有弹簧垫片(17)，并通过镙母(9)锁紧，转轴(8)经球轴承与平衡轴伸(5)相接，超磁致振子的机体(14)内设有励磁线圈(15)，在励磁线圈中心孔内装有超磁致棒(20)，超磁致棒两端各黏结一块永磁体(21)，一端与振子后端盖(13)接触，另一端通过连接杆(22)从振子前端盖(16)伸出。
全文摘要
本发明公开了一种组合超磁致振子的球形电机。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量转变为机械能的装置。该组合振子球形电机，其核心是由多只超磁致振子和锥形驱动头组合的转子装配。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圆柱棒，超磁致棒并受到永磁体的磁场偏置，以及弹簧片的预压力。本发明具有输出转矩大、响应频率高、运动控制方便等特点。
文档编号H02N2/00GK1545201SQ20031010866
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月12日 优先权日2003年11月12日
发明者曹志彤, 陈宏平, 何国光, 蔡炯炯 申请人:浙江大学