專利名稱：組合超磁致振子的球形電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種組合超磁致振子的球形電機(jī)。
背景技術(shù)：
眾所周知，傳統(tǒng)電能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換的主要裝置是電磁型電動(dòng)機(jī)。自從超磁致材料問世以來，很多人都在研究超磁致材料在變化的磁場(chǎng)中，會(huì)隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而改變自身的長(zhǎng)度的這一特性。如何利用這一特性將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能已成為人們研究的一個(gè)重點(diǎn)。如利用超磁致材料的這一特性將電磁能轉(zhuǎn)換成往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能已有相關(guān)報(bào)道，利用脈沖電源，提供變化的磁致磁場(chǎng)，通過超磁致致動(dòng)器，將電(磁)能轉(zhuǎn)換為超磁致材料伸縮機(jī)械能，通過變幅桿將超磁致伸縮振動(dòng)傳遞給加工工具，使該工具作直線的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。而利用超磁致材料的上述特性，即利用超磁致材料在電磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生超磁致材料的彈性形變，制造一種超磁致振子，并將該種超磁致振子，通過特定的組合成為球形電機(jī)，直接輸出轉(zhuǎn)矩，目前國(guó)內(nèi)尚未見有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種組合超磁致振子的球形電機(jī)。
它具有電機(jī)殼體、超磁致錐形轉(zhuǎn)子、半球面定子、球軸承，由調(diào)節(jié)鏍母通過簧片調(diào)整超磁致錐形轉(zhuǎn)子與半球面定子之間接觸，電機(jī)殼體具有機(jī)殼、端蓋、底座，并用鏍釘固定，端蓋上設(shè)有球軸承，底座上設(shè)有半球面定子，超磁致錐形轉(zhuǎn)子由多只超磁致振子構(gòu)成，超磁致振子通過安裝在中心位置上的轉(zhuǎn)軸，被夾在振子端板、振子定位板和錐形驅(qū)動(dòng)頭之間，其間裝有彈簧墊片，并通過鏍母鎖緊，轉(zhuǎn)軸經(jīng)球軸承與平衡軸伸相接，超磁致振子的機(jī)體內(nèi)設(shè)有勵(lì)磁線圈，在勵(lì)磁線圈中心孔內(nèi)裝有超磁致棒，超磁致棒兩端各黏結(jié)一塊永磁體，一端與振子后端蓋接觸，另一端通過連接桿從振子前端蓋伸出。
本發(fā)明具有輸出轉(zhuǎn)矩大、響應(yīng)頻率高、運(yùn)動(dòng)控制方便等特點(diǎn)?？蓮V泛應(yīng)用于微/納米級(jí)運(yùn)動(dòng)控制，作為微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical System，MEMS)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。


圖1是組合超磁致振子的球形電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是組合超磁致振子的球形電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制示意圖；
圖3是組合超磁致振子的球形電機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)位移原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1中所示，組合超磁致振子的球形電機(jī)具有電機(jī)殼體、超磁致錐形轉(zhuǎn)子、半球面定子、球軸承裝配在一起，要求錐形轉(zhuǎn)子、球面定子、球軸承三者之間保持同軸，由調(diào)節(jié)鏍母6通過簧片7調(diào)整超磁致錐形轉(zhuǎn)子與半球面定子之間接觸，控制轉(zhuǎn)子與定子傳遞轉(zhuǎn)矩所需的摩擦力。電機(jī)殼體具有機(jī)殼2、端蓋3、底座1，并用鏍釘23固定，端蓋3上設(shè)有球軸承，底座1上設(shè)有半球面定子，超磁致錐形轉(zhuǎn)子是球形電機(jī)的關(guān)鍵部件，由多只超磁致振子組成，超磁致振子通過安裝在中心位置上的轉(zhuǎn)軸8，被夾在振子端板11、振子定位板12和錐形驅(qū)動(dòng)頭19之間，其間裝有彈簧墊片17，并通過鏍母9鎖緊，使超磁致振子經(jīng)受預(yù)壓力。轉(zhuǎn)軸8經(jīng)球軸承與平衡軸伸5相接，超磁致振子的機(jī)體14內(nèi)設(shè)有勵(lì)磁線圈15，在勵(lì)磁線圈中心孔內(nèi)裝有超磁致棒20，超磁致棒兩端各黏結(jié)一塊永磁體21，永磁體磁場(chǎng)對(duì)勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)構(gòu)成串聯(lián)偏置磁場(chǎng)，達(dá)到偏置超磁致棒工作點(diǎn)的目的，超磁致棒一端與振子后端蓋13接觸，另一端通過連接桿22從振子前端蓋16伸出。
如圖2所示，當(dāng)該球形電機(jī)的組合超磁致振子的勵(lì)磁線圈1、3分別施加電壓相等、相位互差90°的二相正弦電源，使線圈內(nèi)的超磁致棒產(chǎn)生彈性伸縮運(yùn)動(dòng)，這種彈性伸縮通過連接桿傳遞到錐形驅(qū)動(dòng)頭上，由于兩只超磁致振子通過相位互差90°的正弦電流，錐形驅(qū)動(dòng)頭頂端產(chǎn)生橢圓運(yùn)動(dòng)(參見圖3)，當(dāng)錐形驅(qū)動(dòng)頭頂端，通過摩擦力與半球面定子接觸時(shí)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。該球形電機(jī)可以通過調(diào)節(jié)超磁致振子勵(lì)磁線圈的電流大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出位移量的控制，也可以通過改變勵(lì)磁線圈的電流相位，改變球形電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方向。
按照上述方案制造出來的球形電機(jī)，與普通的現(xiàn)有電磁型球形電動(dòng)機(jī)相比，其優(yōu)點(diǎn)是輸出轉(zhuǎn)矩大，實(shí)施例的連接桿端面的最大輸出為24×106N/m2；輸出響應(yīng)快，響應(yīng)頻率可以高達(dá)2kHz；通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁線圈電流，可方便地控制輸出移動(dòng)量。通過改變勵(lì)磁線圈電流相位，可方便地改變球形電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方向，并通過對(duì)多只超磁致振子通電形式的不同組合，就可以實(shí)現(xiàn)空間二維運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種組合超磁致振子的球形電機(jī)，其特征在于它具有電機(jī)殼體、超磁致錐形轉(zhuǎn)子、半球面定子、球軸承，由調(diào)節(jié)鏍母(6)通過簧片(7)調(diào)整超磁致錐形轉(zhuǎn)子與半球面定子之間接觸，電機(jī)殼體具有機(jī)殼(2)、端蓋(3)、底座(1)，并用鏍釘(23)固定，端蓋(3)上設(shè)有球軸承(4)，底座(1)上設(shè)有半球面定子，超磁致錐形轉(zhuǎn)子由多只超磁致振子構(gòu)成，超磁致振子通過安裝在中心位置上的轉(zhuǎn)軸(8)，被夾在振子端板(11)、振子定位板(12)和錐形驅(qū)動(dòng)頭(19)之間，其間裝有彈簧墊片(17)，并通過鏍母(9)鎖緊，轉(zhuǎn)軸(8)經(jīng)球軸承與平衡軸伸(5)相接，超磁致振子的機(jī)體(14)內(nèi)設(shè)有勵(lì)磁線圈(15)，在勵(lì)磁線圈中心孔內(nèi)裝有超磁致棒(20)，超磁致棒兩端各黏結(jié)一塊永磁體(21)，一端與振子后端蓋(13)接觸，另一端通過連接桿(22)從振子前端蓋(16)伸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種組合超磁致振子的球形電機(jī)。利用超磁致材料在電磁場(chǎng)作用下能改變自身長(zhǎng)度的特性來實(shí)現(xiàn)電磁能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置。該組合振子球形電機(jī)，其核心是由多只超磁致振子和錐形驅(qū)動(dòng)頭組合的轉(zhuǎn)子裝配。超磁致振子的機(jī)體內(nèi)設(shè)有勵(lì)磁線圈，在勵(lì)磁線圈中心孔內(nèi)裝有超磁致圓柱棒，超磁致棒并受到永磁體的磁場(chǎng)偏置，以及彈簧片的預(yù)壓力。本發(fā)明具有輸出轉(zhuǎn)矩大、響應(yīng)頻率高、運(yùn)動(dòng)控制方便等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02N2/00GK1545201SQ20031010866
公開日2004年11月10日 申請(qǐng)日期2003年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月12日
發(fā)明者曹志彤, 陳宏平, 何國(guó)光, 蔡炯炯 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)