專利名稱：磁力控位移裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種力控位移裝置，具體是一種磁力控位移裝置。
背景技術(shù)：
傳感、驅(qū)動(dòng)裝置是自動(dòng)化和控制領(lǐng)域的必須器件。隨著自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，對(duì)使用方便、可靠的傳感和驅(qū)動(dòng)裝置要求越來越高。但是，目前的驅(qū)動(dòng)傳感裝置往往是分離了， 即驅(qū)動(dòng)是驅(qū)動(dòng)器件，傳感是傳感器件。支撐驅(qū)動(dòng)傳感一體化運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，也只是簡(jiǎn)單地將兩種系統(tǒng)放在一起使用。這樣所形成的系統(tǒng)往往集成性不好，驅(qū)動(dòng)和傳感信號(hào)的同時(shí)性和一致性不佳，并且所使用的傳感器往往需要有電源支持的等缺陷。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，2005. 08. 24公開的中國專利，公告號(hào)為CN2720584， 其公開了一種電磁致動(dòng)器，特別涉及電磁致動(dòng)器鐵心。其技術(shù)方案是，電磁致動(dòng)器，包括定鐵心和動(dòng)鐵心；所述定鐵心與動(dòng)鐵心的接觸端呈相互匹配的凹凸形狀；所述鐵心為圓柱體；所述凹凸形狀為圓錐體；所述圓錐體頂點(diǎn)在鐵心軸線上。本發(fā)明的有益效果是，增加了鐵心吸合時(shí)的導(dǎo)磁面積，鐵心吸力更強(qiáng)；減小了鐵心的顫動(dòng)，動(dòng)鐵心動(dòng)作可靠，噪聲降低。但是，這種驅(qū)動(dòng)器存在缺點(diǎn)，就是其雖然通過增加導(dǎo)磁面積增加驅(qū)動(dòng)力和穩(wěn)定性， 減小了振動(dòng)等，但是其缺少驅(qū)動(dòng)過程中對(duì)驅(qū)動(dòng)的傳感性能，不具備利用導(dǎo)磁面積變化過程產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度而同時(shí)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)傳感功能，不具備在自動(dòng)控制領(lǐng)域所實(shí)際需求的傳感驅(qū)動(dòng)一體化“智能”驅(qū)動(dòng)特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種可以形成直線或角度位移傳感、及精密位移及角度轉(zhuǎn)動(dòng)傳感和驅(qū)動(dòng)一體化的磁力控位移裝置。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種磁力控位移裝置，包括框架體、力電體、勵(lì)磁變形體和磁激勵(lì)體，其中，力電體和勵(lì)磁變形體相接觸，并嵌入框架體中，所述框架體在力電體、勵(lì)磁變形體和磁激勵(lì)體的作用下形成主磁路結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生相對(duì)y\z\x方向的直線位移或相對(duì)α \β \ Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)位移。所述框架體為導(dǎo)磁體，包括第一導(dǎo)磁體和第二導(dǎo)磁體，第一導(dǎo)磁體和第二導(dǎo)磁體形成主磁路結(jié)構(gòu)，力電體和勵(lì)磁變形體在第一導(dǎo)磁體和第二導(dǎo)磁體的磁回路路徑相一致方向上卡緊并嵌入第一導(dǎo)磁體，磁激勵(lì)體數(shù)量為一個(gè)，在第一導(dǎo)磁體和第二導(dǎo)磁體的磁回路路徑上嵌入或圍繞第二導(dǎo)磁體。所述磁力控位移裝置還包括位移約束件，位移約束件與第二導(dǎo)磁體相接觸，其中， 第一導(dǎo)磁體位置相對(duì)固定，第二導(dǎo)磁體位于磁回路中并相對(duì)第一導(dǎo)磁體移動(dòng)，位移約束件對(duì)第一導(dǎo)磁體和第二導(dǎo)磁體在相對(duì)y\z\x方向的直線位移或相對(duì)α \ β \ Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)位移上進(jìn)行導(dǎo)向，在其它方向上加以約束。由若干個(gè)第一導(dǎo)磁體及嵌入第一導(dǎo)磁體的力電體和勵(lì)磁變形體串接組成閉合磁通路，作為第一組合體，由若干個(gè)第二導(dǎo)磁體及嵌入或圍繞第二導(dǎo)磁體的磁激勵(lì)體串接組成閉合磁通路，作為第二組合體，其中，第一組合體相對(duì)不動(dòng)，第二組合體可相對(duì)移動(dòng)，第一組合體與第二組合體之間共同形成主磁路結(jié)構(gòu)。所述框架體、力電體、勵(lì)磁變形體和磁激勵(lì)體集成為一體，所述框架體為一個(gè)導(dǎo)磁體，所述磁激勵(lì)體為永磁體或電磁線圈中的一種或幾種，其中，力電體和勵(lì)磁變形體嵌入框架體中,磁激勵(lì)體包裹框架體。所述框架體為六面框架體，在每個(gè)框架體側(cè)壁上對(duì)稱嵌入放置若干個(gè)由力電體和勵(lì)磁變形體組成的串行連接部件，所述磁激勵(lì)體為六面永磁體，放置在框架體內(nèi)部；所述框架體與磁激勵(lì)體之間充滿具有一定粘彈性強(qiáng)度的介質(zhì)，所述介質(zhì)為液體、氣體、彈性固體、 磁場(chǎng)或固液氣多相體。任選地，所述框架體內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置隔磁材料，所述隔磁材料為銅、鋁或非金屬；或所述框架體為銅、鋁或非金屬隔磁材料。所述框架體為中空永磁球體框架，所述磁激勵(lì)體為一個(gè)中空永磁球體或?qū)Т徘蝮w，其中，磁激勵(lì)體放置在框架體內(nèi)部；所述框架體上嵌入均布的力電體和勵(lì)磁變形體組成的串行連接部件。所述力電體為壓電材料體或壓電傳感器，所述勵(lì)磁變形體為磁致伸縮材料體。所述位移導(dǎo)向約束件為直線軸承或轉(zhuǎn)動(dòng)軸承。對(duì)于框架體為第一導(dǎo)磁體和第二導(dǎo)磁體的情況，工作時(shí)，其重合面積的大小與這兩個(gè)導(dǎo)磁體在其運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移Ay\Az\Ax或產(chǎn)生相對(duì)的Λα\Λβ\Λγ方向的轉(zhuǎn)動(dòng)成正比。至此我們可以由電信號(hào)的大小判斷兩個(gè)導(dǎo)磁體在其運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移或產(chǎn)生相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)角，從而實(shí)現(xiàn)一種位移或轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器；對(duì)于框架體、力電體、勵(lì)磁變形體和磁激勵(lì)體集成為一體時(shí)，其工作原理與框架體為兩個(gè)相對(duì)移動(dòng)的導(dǎo)磁體時(shí)相同。對(duì)于框架體為六面框架體體的情況，磁激勵(lì)體為六面磁激勵(lì)體，位于六面框架體內(nèi)部的一確定位置，例如，在微重力環(huán)境下，可以實(shí)現(xiàn)位于幾何中心不動(dòng)，并且位于六面框架體側(cè)壁上的力電體的電信號(hào)為一初始值或設(shè)置為零值，此時(shí)，當(dāng)六面框架體受到瞬時(shí)激勵(lì)時(shí)，六面磁激勵(lì)體和六面框架體之間將發(fā)生動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)或平轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)位置變化，此時(shí)位于六面框架體上與六面磁激勵(lì)體靠近或遠(yuǎn)離的一組力電體將產(chǎn)生相應(yīng)位置變化的電信號(hào)，通過電橋電路或信號(hào)差分等電信號(hào)處理分析過程，可以得到一個(gè)與初始位置電信號(hào)的變化信號(hào)，該變化信號(hào)的量值與六面磁激勵(lì)體相對(duì)六面框架體的位置變化量相對(duì)應(yīng)，這樣， 可以實(shí)現(xiàn)六面框架體在六個(gè)自由度方向上的瞬時(shí)激勵(lì)后位置變化傳感功能；對(duì)于框架體為中空永磁球體框架的情況，其工作原理與框架體為六面框架體時(shí)相同，且基于磁斥力作用， 其可以實(shí)現(xiàn)如在非微重力環(huán)境的初始位置對(duì)中。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括以下優(yōu)點(diǎn)具有位移傳感或驅(qū)動(dòng)自傳感一體化功能， 既可以用于直線運(yùn)動(dòng)又可以用于轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)和傳感。組件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊、安裝方便，成本低。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于位移和轉(zhuǎn)角精密驅(qū)動(dòng)控制領(lǐng)域。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例I結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例I位移狀態(tài)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例4結(jié)構(gòu)示意4
圖4為本發(fā)明實(shí)施例5結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例6結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例7結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，I為框架體，2為力電體，3為勵(lì)磁變形體，4為磁激勵(lì)體，5為位移導(dǎo)向約束件，6為隔磁材料,8為介質(zhì)。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例I如圖I所示，本實(shí)施例提供的磁力控位移裝置為線位移或角位移傳感器。包括框架體I、力電體2、勵(lì)磁變形體3、磁激勵(lì)體4和位移導(dǎo)向約束件5。其中，框架體I為導(dǎo)磁體，包括第一導(dǎo)磁體和第二導(dǎo)磁體，第一導(dǎo)磁體和第二導(dǎo)磁體在力電體2、勵(lì)磁變形體3、磁激勵(lì)體4的作用下形成主磁路結(jié)構(gòu)，并可以產(chǎn)生相對(duì)的y\z\x方向的直線位移，如圖2(a) 和(b)所示；或產(chǎn)生相對(duì)的α\β\Υ方向的轉(zhuǎn)動(dòng)位移，如圖2(c)、(d)和(e)所示。力電體2和勵(lì)磁變形體3相接觸，兩者在第一導(dǎo)磁體和第二導(dǎo)磁體的磁回路路徑相一致方向上卡緊并嵌入第一導(dǎo)磁體；同時(shí)磁激勵(lì)體4在磁回路路徑上嵌入或圍繞第二導(dǎo)磁體；位移導(dǎo)向約束件5為直線軸承或轉(zhuǎn)動(dòng)軸承類器件，并與第二導(dǎo)磁體相接觸，第一導(dǎo)磁體位置相對(duì)固定，第二導(dǎo)磁體位于磁回路中并相對(duì)第一導(dǎo)磁體移動(dòng)，位移約束件5對(duì)第一導(dǎo)磁體和第二導(dǎo)磁體在相對(duì)y\z\x方向的直線位移或相對(duì)α\β\Υ方向的轉(zhuǎn)動(dòng)位移上進(jìn)行導(dǎo)向，而在其它方向上加以約束。在本實(shí)施例中，所采用的磁激勵(lì)體4為永磁體，勵(lì)磁變形體3為磁致伸縮材料體。工作時(shí)，作為磁激勵(lì)體4的永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)將通過兩個(gè)相對(duì)錯(cuò)位的第一導(dǎo)磁體和第二導(dǎo)磁體及這兩個(gè)導(dǎo)磁體之間的間隙空氣形成一個(gè)閉合磁路。此時(shí)，第一導(dǎo)磁體位置相對(duì)固定，第二導(dǎo)磁體位于磁回路中并相對(duì)第一導(dǎo)磁體移動(dòng)。那么，該閉合磁路中磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小與相對(duì)移動(dòng)的第一導(dǎo)磁體和第二導(dǎo)磁體的相鄰部分重合面積的大小成正比，即隨著推動(dòng)過程，兩個(gè)導(dǎo)磁體之間端口面積重合程度越大，兩個(gè)導(dǎo)磁體中導(dǎo)通的磁力線越多， 磁通量密度即磁場(chǎng)強(qiáng)度就越大；與前述反向推動(dòng)，則重合程度越小，框架體I中磁場(chǎng)強(qiáng)度就越小。對(duì)于該實(shí)施例提供的磁力控位移裝置，力電體2和勵(lì)磁變形體3相接觸，兩者在第一導(dǎo)磁體和第二導(dǎo)磁體的磁回路路徑相一致方向上卡緊并嵌入第一導(dǎo)磁體，由于勵(lì)磁變形體 3受磁激勵(lì)可以產(chǎn)生變形，并且變形的大小隨所受磁場(chǎng)激勵(lì)強(qiáng)度增加而增大，此時(shí)由于力電體2和勵(lì)磁變形體3相接觸并被卡緊在一起，則該變形能將以輸出力的形式作用于力電體 2上，力電體2在此時(shí)實(shí)例中為壓電材料體或壓電傳感器，因此產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，該電信號(hào)的大小與勵(lì)磁變形體3的變形量即與致使勵(lì)磁變形體3產(chǎn)生輸出力的磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比，即與兩個(gè)相對(duì)移動(dòng)的框架體I的相對(duì)面的重合面積的大小成正比。重合面積越大，壓電信號(hào)越強(qiáng)。對(duì)于兩個(gè)相對(duì)移動(dòng)的導(dǎo)磁體，其重合面積的大小與這兩個(gè)導(dǎo)磁體在其運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移Ay\Az\Ax或產(chǎn)生相對(duì)的Λ α\Λ β\Λ γ方向的轉(zhuǎn)動(dòng)成正比。至此我們可以由電信號(hào)的大小判斷兩個(gè)導(dǎo)磁體在其運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移或產(chǎn)生相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)角， 從而實(shí)現(xiàn)一種位移或轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器。
實(shí)施例2實(shí)施例2為實(shí)施例I的變化里。如圖I所示，本實(shí)施例提供的磁力控位移裝置可以為一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)線位移或角位移驅(qū)動(dòng)并可以對(duì)驅(qū)動(dòng)相對(duì)位移進(jìn)行自傳感的驅(qū)動(dòng)傳感一體化裝置。在此時(shí)實(shí)例中，磁激勵(lì)體4為一個(gè)嵌在或包裹第二導(dǎo)磁體的電磁線圈，其它組件同實(shí)施例I。對(duì)電磁線圈通入激勵(lì)電流，線圈電磁場(chǎng)將通過兩個(gè)導(dǎo)磁體和這兩個(gè)導(dǎo)磁體之間的間隙空氣形成一個(gè)閉合磁路。由于在電磁場(chǎng)作用下，兩個(gè)導(dǎo)磁體相對(duì)面或相對(duì)端口面將會(huì)由初始不重合位置變?yōu)槲峡繑n位置，此過程中基于實(shí)施例I的原理，當(dāng)電磁信號(hào)強(qiáng)度不變時(shí)，力電體2產(chǎn)生的電信號(hào)會(huì)隨著兩個(gè)導(dǎo)磁體閉合程度的加大而增強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)基于電信號(hào)的變化判斷兩個(gè)導(dǎo)磁體從初始到實(shí)現(xiàn)吸合過程的位移或轉(zhuǎn)動(dòng)角度變化，從而實(shí)現(xiàn)基于電磁場(chǎng)作用的位移傳感。在以上運(yùn)動(dòng)過程中，由于電磁力作用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)導(dǎo)磁體由不閉合到閉合的主動(dòng)吸合運(yùn)動(dòng)過程，所以本實(shí)施例還是一種在外部激勵(lì)電流作用下的位移或轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，并且該驅(qū)動(dòng)過程的位移/轉(zhuǎn)動(dòng)變化量可以被同時(shí)感知，從而實(shí)現(xiàn)一種驅(qū)動(dòng)傳感一體化的磁力控位移裝置。實(shí)施例3對(duì)于實(shí)施例2所述情形，當(dāng)兩個(gè)框架體I處在吸合狀態(tài)下，雖然兩個(gè)導(dǎo)磁體相對(duì)位置不再發(fā)生變化，但是此時(shí)如果第二導(dǎo)磁體中的電流強(qiáng)度繼續(xù)發(fā)生改變，那么變化電流產(chǎn)生的變化磁場(chǎng)致使勵(lì)磁變形體3變形使力電體2產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電信號(hào),該電信號(hào)的大小變化與勵(lì)磁場(chǎng)強(qiáng)度即與磁激勵(lì)體4上施加的電流強(qiáng)度成正比，所以本實(shí)施例裝置還可以是一種電流強(qiáng)度或磁場(chǎng)強(qiáng)度傳感裝置。實(shí)施例4本實(shí)施例中，如圖3所示，將兩個(gè)或兩個(gè)以上實(shí)施例I或?qū)嵤├?中所述的一種或幾種裝置串接組成如圖3所示的閉合磁通路，包括第一組合體和第二組合體。其中第一組合體結(jié)構(gòu)部分相對(duì)不動(dòng)，而第二組合體結(jié)構(gòu)部分可相對(duì)移動(dòng)。并且第二組合體結(jié)構(gòu)上下部分中分別設(shè)置的磁激勵(lì)體4可以為永磁體或電磁線圈中的一種或幾種。當(dāng)?shù)诙M合體結(jié)構(gòu)上下部分中設(shè)置的磁激勵(lì)體4同為電磁線圈時(shí)，本實(shí)施例裝置可以通過對(duì)兩個(gè)線圈交替通入電流，其驅(qū)動(dòng)機(jī)理同實(shí)施例2，產(chǎn)生如圖3所示的上下往復(fù)驅(qū)動(dòng)過程，從而實(shí)現(xiàn)基于雙線圈交替激勵(lì)的往復(fù)驅(qū)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)位移自傳感裝置。同理，當(dāng)?shù)诙M合體結(jié)構(gòu)上下部分中一個(gè)磁激勵(lì)體4為電磁線圈，另一個(gè)磁激勵(lì)體4為永磁體時(shí)，本實(shí)施例裝置可以通過對(duì)電磁線圈通入電流，其驅(qū)動(dòng)機(jī)理同實(shí)施例2，而產(chǎn)生向電磁線圈所在位置方向驅(qū)動(dòng)過程，之后，對(duì)電磁線圈斷電，此時(shí)永磁體作用，在永磁體磁場(chǎng)作用下，本實(shí)施例裝置產(chǎn)生向永磁體所在位置方向復(fù)位驅(qū)動(dòng)過程，從而實(shí)現(xiàn)基于一個(gè)電磁線圈和一個(gè)永磁體交替激勵(lì)的往復(fù)驅(qū)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)位移自傳感裝置。實(shí)施例5本實(shí)施例中，如圖4所示，所述的框架體I、力電體2、勵(lì)磁變形體3和磁激勵(lì)體4 具有集成為一體的形式，其中，框架體I為導(dǎo)磁體，磁激勵(lì)體4為永磁體或電磁線圈中的一種或幾種。磁激勵(lì)體4包裹框架體1，框架體I中嵌入力電體2和勵(lì)磁變形體3。工作時(shí)， 驅(qū)動(dòng)傳感實(shí)現(xiàn)機(jī)理同前述實(shí)施例1-4。
實(shí)施例6本實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)以上傳感并行結(jié)構(gòu)，通過組合力電傳感信號(hào)進(jìn)行傳感工作的形式。如圖5和所示，是一個(gè)由框架體I組成的六面框架體，在框架體的每個(gè)側(cè)壁上對(duì)稱嵌入放置兩個(gè)或兩個(gè)以上由力電體2和勵(lì)磁變形體3組成的串行連接部件。在組成框架體I的六面框架體內(nèi)部放置一六面磁激勵(lì)體4，六面框架體和六面磁激勵(lì)體4之間充滿具有一定粘彈性強(qiáng)度的介質(zhì)8，該介質(zhì)8可以是液體或氣體或彈性固體或磁場(chǎng)或固液氣多相體。六面磁激勵(lì)體4為永磁體，且可以相對(duì)框架體I組成的六面框架體實(shí)現(xiàn)Λ χ\ Λ y\ Λ Z或產(chǎn)生相對(duì)的Λα\Λβ\ΛΥ方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。初始時(shí)，六面磁激勵(lì)體4位于六面框架體內(nèi)部的一確定位置，如位于幾何中心不動(dòng)(如在微重力環(huán)境下可以實(shí)現(xiàn))，并且位于六面框架體側(cè)壁上的力電體2的電信號(hào)為一初始值或設(shè)置為零值。此時(shí)，當(dāng)六面框架體受到瞬時(shí)激勵(lì)時(shí)， 六面磁激勵(lì)體4和六面框架體之間將發(fā)生平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)或平轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)位置變化，與實(shí)施例 I相同的原理，此時(shí)位于六面框架體框架上與六面磁激勵(lì)體4靠近或遠(yuǎn)離的一組力電體2將產(chǎn)生相應(yīng)位置變化的電信號(hào)，通過電橋電路或信號(hào)差分等電信號(hào)處理分析過程，可以得到一個(gè)與初始位置電信號(hào)的變化信號(hào)。該變化信號(hào)的量值與六面磁激勵(lì)體4相對(duì)六面框架體的位置變化量相對(duì)應(yīng)。這樣，可以實(shí)現(xiàn)六面框架體在六個(gè)自由度方向上的瞬時(shí)激勵(lì)后位置變化傳感功能。在本實(shí)施例中，磁激勵(lì)體4為六面永磁體，其可能與框架體I內(nèi)側(cè)壁吸合，在框架體I內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置如銅、鋁或非金屬等隔磁材料6，以降低被吸合的可能性?；蛘撸蚣荏wI 的材料為銅或鋁或非金屬等隔磁材料，用以降低被吸合的可能性。實(shí)施例7基于實(shí)施例6，本實(shí)施例如圖6所示，框架體I為永磁體，磁激勵(lì)體4為一個(gè)中空的永磁球體，其充磁方向?yàn)閮?nèi)部N極外部S極，框架體I為一個(gè)較大的中空永磁球體框架，其充磁方向?yàn)閮?nèi)部S極外部N極，并且作為磁激勵(lì)體4的中空永磁球體放置在較大的中空永磁球體框架內(nèi)部。由于它們磁場(chǎng)磁極相反，并且是球形對(duì)稱結(jié)構(gòu)，那么磁激勵(lì)體4將被懸浮在永磁球體框架中央；同時(shí)在永磁球體框架上嵌入均布的力電體2和勵(lì)磁變形體3組成的串行連接部件。這樣，基于實(shí)施例6的原理，作為框架體I的中空永磁球體框架在任意平動(dòng)方向上的瞬時(shí)位移可以實(shí)現(xiàn)傳感監(jiān)測(cè)。本實(shí)施例中磁激勵(lì)體4也可以為一個(gè)導(dǎo)磁球體，該磁激勵(lì)體4在框架體I均勻吸力作用下也將被初始懸浮在中央位置?；趯?shí)施例6的原理，該磁激勵(lì)體與框架體發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，框架體上與發(fā)生位移變化靠近位置發(fā)生局部磁場(chǎng)改變，致使該局部位置處的力電體產(chǎn)生信號(hào)。以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作了詳細(xì)說明，是以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施， 但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于上述的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種磁力控位移裝置，其特征在于，包括框架體、力電體、勵(lì)磁變形體和磁激勵(lì)體，其中，力電體和勵(lì)磁變形體相接觸，并嵌入框架體中，所述框架體在力電體、勵(lì)磁變形體和磁激勵(lì)體的作用下形成主磁路結(jié)構(gòu)，并產(chǎn)生相對(duì)y\z\x方向的直線位移或相對(duì)α\β\γ方向的轉(zhuǎn)動(dòng)位移。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁力控位移裝置，其特征在于，所述框架體為導(dǎo)磁體，包括第一導(dǎo)磁體和第二導(dǎo)磁體，第一導(dǎo)磁體和第二導(dǎo)磁體形成主磁路結(jié)構(gòu)，力電體和勵(lì)磁變形體在第一導(dǎo)磁體和第二導(dǎo)磁體的磁回路路徑相一致方向上卡緊并嵌入第一導(dǎo)磁體，所述磁激勵(lì)體為永磁體或電磁線圈，其數(shù)量為一個(gè)，在第一導(dǎo)磁體和第二導(dǎo)磁體的磁回路路徑上嵌入或圍繞第二導(dǎo)磁體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁力控位移裝置，其特征在于，還包括位移約束件，位移約束件與第二導(dǎo)磁體相接觸，其中，第一導(dǎo)磁體位置相對(duì)固定，第二導(dǎo)磁體位于磁回路中并相對(duì)第一導(dǎo)磁體移動(dòng)，位移約束件對(duì)第一導(dǎo)磁體和第二導(dǎo)磁體在相對(duì)y\z\x方向的直線位移或相對(duì)α\β\Υ方向的轉(zhuǎn)動(dòng)位移上進(jìn)行導(dǎo)向，在其它方向上加以約束。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁力控位移裝置，其特征在于，由若干個(gè)第一導(dǎo)磁體及嵌入第一導(dǎo)磁體的力電體和勵(lì)磁變形體串接組成閉合磁通路，作為第一組合體，由若干個(gè)第二導(dǎo)磁體及嵌入或圍繞第二導(dǎo)磁體的磁激勵(lì)體串接組成閉合磁通路，作為第二組合體，其中， 第一組合體相對(duì)不動(dòng)，第二組合體可相對(duì)移動(dòng)，第一組合體與第二組合體之間共同形成主磁路結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁力控位移裝置，其特征在于，所述框架體、力電體、勵(lì)磁變形體和磁激勵(lì)體集成為一體，所述框架體為一個(gè)導(dǎo)磁體，所述磁激勵(lì)體為永磁體或電磁線圈中的一種或幾種，其中，力電體和勵(lì)磁變形體嵌入框架體中，磁激勵(lì)體包裹框架體。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁力控位移裝置，其特征在于，所述框架體為六面框架體，在每個(gè)框架體側(cè)壁上對(duì)稱嵌入放置若干個(gè)由力電體和勵(lì)磁變形體組成的串行連接部件，所述磁激勵(lì)體為六面永磁體，放置在框架體內(nèi)部；所述框架體與磁激勵(lì)體之間充滿具有一定粘彈性強(qiáng)度的介質(zhì)，所述介質(zhì)為液體、氣體、彈性固體、磁場(chǎng)或固液氣多相體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁力控位移裝置，其特征在于，任選地，所述框架體內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置隔磁材料，所述隔磁材料為銅、鋁或非金屬；或所述框架體為銅、鋁或非金屬隔磁材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁力控位移裝置，其特征在于，所述框架體為中空永磁球體框架,所述磁激勵(lì)體為一個(gè)中空永磁球體或?qū)Т徘蝮w,其中，磁激勵(lì)體放置在框架體內(nèi)部； 所述框架體上嵌入均布的力電體和勵(lì)磁變形體組成的串行連接部件。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的磁力控位移裝置，其特征在于，所述力電體為壓電材料體或壓電傳感器，所述勵(lì)磁變形體為磁致伸縮材料體。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的磁力控位移裝置，其特征在于，所述位移導(dǎo)向約束件為直線軸承或轉(zhuǎn)動(dòng)軸承。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁力控位移裝置，包括框架體、力電體、勵(lì)磁變形體和磁激勵(lì)體，其中，力電體和勵(lì)磁變形體相接觸，并嵌入框架體中，磁激勵(lì)體嵌入或圍繞框架體，還包括位移約束件，位移約束件推動(dòng)導(dǎo)磁體在相對(duì)y\z\x方向的直線位移或相對(duì)α\β\γ方向的轉(zhuǎn)動(dòng)位移上進(jìn)行導(dǎo)向，在其它方向上加以約束；該磁力控位移裝置的框架體還可以為六面框體和中空永磁球體框架，磁激勵(lì)體設(shè)置在框架體內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)多個(gè)自由度方向上的瞬時(shí)激勵(lì)后位置變化傳感功能。本發(fā)明具有位移傳感或驅(qū)動(dòng)自傳感一體化功能，既可以用于直線運(yùn)動(dòng)又可以用于轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)和傳感。組件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊、安裝方便，成本低。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于位移和轉(zhuǎn)角精密驅(qū)動(dòng)控制領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01B7/02GK102607389SQ20121003964
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者楊斌堂 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)