专利名称：超精密超磁致微动执行器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及伸缩驱动器，具体涉及微动执行器，特别是超磁致伸缩材料(GMM)微动执行器。
背景技术：
超磁致微动执行器以其输出力大、位移分辨率高、位移大、带载能力强等特点在超精密定位、超精密加工、智能结构、振动主动控制系统中有着广阔的应用前景。它克服了压电陶瓷驱动器由于采用叠片结构带来的漂移现象，同时由于其工作在低压范围内，相对于压电陶瓷在高压下工作带来的防止漏电等要求，具有结构简单的特点。
超磁致微动执行器是利用棒形超磁致材料在所处外部磁场大小发生变化时，其材料发生相应伸缩变形而设计制作的。现有的超磁致微动执行器结构如图3所示，它包括外壳1、电磁线圈2、输出轴3、筒形骨架5、超磁致伸缩材料棒4；电磁线圈2缠绕在外壳1内的筒形骨架5上，超磁致伸缩材料棒4套在筒形骨架5内，输出轴3通过预压力压在超磁致伸缩材料棒4的一端上。
超磁致微动执行器的工作原理为当电磁线圈2通电时，会产生一个磁场，在该磁场的作用下，超磁致伸缩材料棒4会产生轴向伸缩应变，从而可以推动微动执行器的输出轴3的运动。输出轴3的微动精度可达纳米级甚至亚纳米级。
在实际应用过程中，超磁致微动执行器的效果并不理想，主要表现在1、现有的超磁致微动执行器并不十分精密；这主要是因为无法对超磁致微动执行器输出轴3的位移进行精确的检测，造成上述缺陷的原因是现有的超磁致微动执行器均采用实心的超磁致伸缩材料棒4，使得输出轴3只可能从执行器的一端伸出，因此，在现有的超磁致微动执行器上，位移检测元件、执行器控制的部件(如高精密车床上进给的切削刀具等)都必须安装在执行器前端的输出轴3上，这样会造成输出轴3上各部件安装的不便，位移检测元件和执行器控制的部件会相互影响，影响位移检测的精度。
2、现有的超磁致微动执行器的结构复杂、体积大；由于超磁致微动执行器的电磁线圈2通电时，会产生大量的热量，温度的提高会严重影响电磁线圈2中央的超磁致伸缩材料棒4工作的稳定性，因此，现有的超磁致微动执行器均采用液体冷却的方式来平衡电磁线圈的发热，如图3所示，现有的超磁致微动执行器上还设有液体冷却装置13，图中的箭头方向为液体的流动方向。虽然液体冷却方式的冷却效果非常好，但是液体冷却需要的较大辅助装置，造成超磁致微动执行器的结构复杂、体积大，影响了超磁致微动执行器的实用化。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种超精密超磁致微动执行器，该执行器的输出轴上各部件安装方便，位移检测的精度高。
本实用新型所要解决的另一技术问题是提供一种结构简单、体积小的超精密超磁致微动执行器。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是一种超磁致微动执行器，它包括外壳、电磁线圈、输出轴、筒形骨架、超磁致伸缩材料棒；电磁线圈缠绕在外壳内的筒形骨架上，超磁致伸缩材料棒套在筒形骨架内，输出轴通过预压力压在超磁致伸缩材料棒的一端上；超磁致伸缩材料棒为空心管，输出轴与超磁致伸缩材料棒的接触端连接一反向输出轴，反向输出轴穿过空心管，从另一端的外壳伸出。
上述方案中，筒形骨架与超磁致伸缩材料棒之间设有隔热层。
上述方案中，筒形骨架与超磁致伸缩材料棒之间还设有筒形隔板，隔热层设置在筒形骨架与筒形隔板之间。
与现有技术相比，本实用新型超磁致微动执行器具有以下优点1、超磁致伸缩材料棒为空心管，输出轴与超磁致伸缩材料棒的接触端连接一反向输出轴，反向输出轴穿过空心管，从另一端的外壳伸出，使得超磁致微动执行器具有前、后两个输出轴，可将位移检测元件、执行器控制的部件分别安装在两个输出轴上，有利于输出轴上各部件的安装，使位移检测元件、执行器控制的部件不会相互影响，保证了位移检测的精度。
2、采用在筒形骨架与超磁致伸缩材料棒之间设置隔热层的方法，代替现有技术的液体冷却装置，在保证超磁致伸缩材料棒工作的稳定性的同时，使超磁致微动执行器的结构大大简化，体积大大缩小。
3、筒形骨架与超磁致伸缩材料棒之间还设有筒形隔板，将隔热层与超磁致伸缩材料棒隔开，保证了超磁致伸缩材料棒工作的稳定性，方便超磁致微动执行器的安装。
图1为本实用新型实施例的结构示意图图2为微动执行器控制系统框图图3为现有超磁致微动执行器的结构示意图具体实施方式
如图1所示的本实用新型超磁致微动执行器实施例，它为超精密车床的微动执行器，图1中的箭头方向为输出轴的移动方向。
本实用新型超磁致微动执行器实施例包括外壳1、电磁线圈2、输出轴3、筒形骨架5、超磁致伸缩材料棒4、筒形隔板7。外壳1由筒形壳体102、筒形壳体102两端的前、后端盖103、101组成。电磁线圈2缠绕在外壳1内的筒形骨架5上，超磁致伸缩材料棒4套在筒形骨架5内；筒形隔板7设置在筒形骨架5与超磁致伸缩材料棒4之间，筒形骨架5与筒形隔板7之间设有隔热层6。输出轴3上压有预压弹簧9，输出轴3通过预压弹簧9的预压力压在超磁致伸缩材料棒4的一端上。
微动执行器的超磁致伸缩材料棒4为空心管，空心管的两端设有永久磁铁11，输出轴3通过预压弹簧9的预压力压在超磁致伸缩材料棒4一端的永久磁铁11上。
输出轴3与永久磁铁11的接触端连接一反向输出轴8，反向输出轴8穿过空心管，从外壳1的后端盖101伸出。输出轴3从外壳1的前端盖103伸出。
执行器控制的部件——超精密车床的刀具10设置在输出轴3的端部，位移检测元件——位移传感器12设置在反向输出轴8上，如图2所示，位移传感器12的输出端与工控机连接。
位移传感器12可采用中原量仪生产的DGS-6C系列差动变压器式传感器(LVDT)。
输出轴3与反向输出轴8为一整体。
隔热层6可采用硅酸铝纤维棉。
为减小电磁线圈2的发热量，本实用新型实施例的电磁线圈2采用了小电流、大匝数的电磁线圈。
本实用新型超磁致微动执行器还可作为其它超精密机床的执行器使用。
权利要求1.超精密超磁致微动执行器，它包括外壳(1)、电磁线圈(2)、输出轴(3)、筒形骨架(5)、超磁致伸缩材料棒(4)；电磁线圈(2)缠绕在外壳(1)内的筒形骨架(5)上，超磁致伸缩材料棒(4)套在筒形骨架(5)内，输出轴(3)通过预压力压在超磁致伸缩材料棒(4)的一端上；其特征在于超磁致伸缩材料棒(4)为空心管，输出轴(3)与超磁致伸缩材料棒(4)的接触端连接一反向输出轴(8)，反向输出轴(8)穿过空心管，从另一端的外壳(1)伸出。
2.如权利要求1所述的超磁致微动执行器，其特征在于筒形骨架(5)与超磁致伸缩材料棒(4)之间设有隔热层(6)。
3.如权利要求2所述的超磁致微动执行器，其特征在于筒形骨架(5)与超磁致伸缩材料棒(4)之间还设有筒形隔板(7)，隔热层(6)设置在筒形骨架(5)与筒形隔板(7)之间。
专利摘要本实用新型涉及超精密超磁致微动执行器，它包括外壳(1)、电磁线圈(2)、输出轴(3)、筒形骨架(5)、超磁致伸缩材料棒(4)；电磁线圈(2)缠绕在外壳(1)内的筒形骨架(5)上，超磁致伸缩材料棒(4)套在筒形骨架(5)内，输出轴(3)通过预压力压在超磁致伸缩材料棒(4)的一端上；超磁致伸缩材料棒(4)为空心管，输出轴(3)与超磁致伸缩材料棒(4)的接触端连接一反向输出轴(8)，反向输出轴(8)穿过空心管，从另一端的外壳(1)伸出。本实用新型微动执行器具有前、后两个输出轴，可将位移检测元件、执行器控制的部件分别安装在两个输出轴上，各部件安装方便，位移检测的精度高。
文档编号H02N2/04GK2865130SQ200520099220
公开日2007年1月31日 申请日期2005年12月6日 优先权日2005年12月6日
发明者陈定方, 卢全国, 李立方, 张博, 魏国前, 田红敏, 陈敏, 张波, 郭蕴华, 丁建军, 高晔方, 杨艳芳 申请人:武汉理工大学