專利名稱：磁致驅(qū)動(dòng)曲線位移執(zhí)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)電領(lǐng)域，涉及一種磁控磁致驅(qū)動(dòng)曲線位移執(zhí)行器，更具體的本發(fā)明涉及通過(guò)利用磁致變形而產(chǎn)生位移的磁致驅(qū)動(dòng)曲線位移執(zhí)行器。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著機(jī)械、微電子器件的發(fā)展，急需要制備體積小，位移量大，結(jié)構(gòu)牢靠，低電壓驅(qū)動(dòng)的位移器件。
對(duì)于產(chǎn)生位移的執(zhí)行器，已經(jīng)知道通過(guò)向使用壓電材料的位移產(chǎn)生元件施加控制電壓而產(chǎn)生位移的壓電執(zhí)行器。也已經(jīng)知道通過(guò)向使用磁致伸縮材料的位移產(chǎn)生元件施加磁場(chǎng)而產(chǎn)生位移的磁致伸縮執(zhí)行器。
如發(fā)明CN 2543272Y涉及一種電磁式線性大位移執(zhí)行器，是一種剛性位移裝置，雖然位移量大、可以對(duì)位移進(jìn)行精確控制，但只是直線型的，無(wú)法彎曲產(chǎn)生曲線位移，而且位移量也是有限的。而發(fā)明CN 160977A和發(fā)明CN 1570544A分別涉及磁致伸縮執(zhí)行器和壓電陶瓷/晶體位移執(zhí)行器，位移量小，也是無(wú)法彎曲產(chǎn)生曲線位移。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)己有技術(shù)存在的缺陷提供一種沿曲線軌道位移的磁致驅(qū)動(dòng)曲線位移執(zhí)行器，能獲得可控位移輸出，即控制其位移距離、位移速度，并易于以相對(duì)較低成本和較小尺寸。
為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的構(gòu)思是-
磁致變形材料是能通過(guò)改變磁場(chǎng)的大小來(lái)控制其的材料變形，可使用能通過(guò)控制電流而容易控制磁場(chǎng)的磁路。向磁致變形材料構(gòu)成的磁致變形元件施加磁路所產(chǎn)生的磁場(chǎng)則可控制磁致變形元件的位移。換句話說(shuō)，磁致變形元件是基于控制電流而產(chǎn)生位移的。
磁致變形材料是柔軟的，可以發(fā)生大幅度的變形和隨意的扭曲，故可以隨著位移軌道裝置而發(fā)生適應(yīng)位移軌道的變形。
由于磁致變形材料是基于控制電流而產(chǎn)生位移，故易于控制，變形率與所施加的磁場(chǎng)強(qiáng)度有很好的線性關(guān)系；所需的控制磁場(chǎng)強(qiáng)度小，故所需的控制電流也小；所需的控制電流小,電磁鐵的尺寸也小；電磁鐵的尺寸小，由磁致變形材料制作的執(zhí)行器尺寸也??；動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，可以滿足一般自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行器動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度的要求；磁致變形材料的配方可以由所需要的機(jī)械性能來(lái)決定，即通過(guò)調(diào)整材料的配方以適應(yīng)不同的使用場(chǎng)合。
根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種磁致驅(qū)動(dòng)曲線位移執(zhí)行器，包括位移裝置、位移軌道和磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，其特征在于
所述位移裝置為磁致變形材料構(gòu)成的磁致變形元件；
所述位移軌道配置在所述位移裝置的位移方向兩側(cè)，所述位移軌道為任意曲線形軌道；所述磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置布置在所述位移軌道的外側(cè)而始終包圍著所述位移裝置；所述位移裝置處在位移軌道中，并具有有效間隙，由此允許在位移裝置和磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置
之間產(chǎn)生的磁引力對(duì)位移裝置施加驅(qū)動(dòng)位移力。
上述磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置是在所述位移裝置的位移方向的位移軌道兩側(cè)上布置的兩排平行多個(gè)
電磁鐵，相鄰電磁鐵之間具有有效間隔，且多個(gè)電磁鐵的形狀、尺寸、匝數(shù)相同。
上述兩排電磁鐵中兩側(cè)相對(duì)稱的電磁鐵采用并聯(lián)連接方式組成一組，多組之間采用串聯(lián)
連接方式；電磁鐵與位移裝置的位移方向垂直，電磁鐵成對(duì)相向位移裝置布置，每對(duì)相向布
置的電磁鐵的同磁極相對(duì)；同一側(cè)電磁鐵的磁極方向一致。
上述位移軌道由非導(dǎo)磁材料制成；所述的位移軌道固定于兩排電磁鐵之間。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明不
必設(shè)置連接移動(dòng)部件與外殼的連接部件、支撐移動(dòng)部件的軸承；所需的控制磁場(chǎng)強(qiáng)度小，電
磁鐵的尺寸小，由磁致驅(qū)動(dòng)變形材料制作的執(zhí)行器尺寸也?。浑姶盆F無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間通電，耗能
小，基本不發(fā)熱，故無(wú)需冷卻裝置，對(duì)其它電子元件也無(wú)不良影響，安全性好，工作可靠。
因此，有可能使磁致驅(qū)動(dòng)位移執(zhí)行器容易以相對(duì)較低的成本減小尺寸位移裝置完全由電磁鐵
控制，可控性強(qiáng)，能達(dá)到大范圍的位移和位移速度的控制。


圖1、圖2和圖3為磁致曲線位移執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中位移裝置5處于初始位置，圖2中位移裝置5移動(dòng)了一個(gè)位移，圖3中位移裝置5再移動(dòng)了一個(gè)位移。
圖4為圖3中A-A處剖面圖
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖描述本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。圖1、圖2和圖3示出本磁致曲線位移執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)。磁致曲線位移執(zhí)行器具有電磁鐵的支撐架1，此元件同時(shí)作為外殼；曲線形位移軌道2，此元件作為位移裝置5的軌道可以提供支撐位移裝置5的作用，并使位移裝置5不會(huì)發(fā)生方向偏移；布置在位移裝置5兩側(cè)的電磁鐵繞組3，此元件為向磁致曲線位移的位移裝置5施加磁場(chǎng)的裝置；電磁鐵鐵心4是電磁鐵繞組3的鐵心；位移裝置5為在位移方向上產(chǎn)生曲線位移的位移裝置。
當(dāng)作為勵(lì)磁線圈的電磁鐵繞組3未通入電流時(shí)，位移裝置5處于靜止?fàn)顟B(tài)，不產(chǎn)生位移，如圖1所示。當(dāng)作為勵(lì)磁線圈的電磁鐵繞組3的第二組3b通入一個(gè)方向的電流時(shí)，所產(chǎn)生的控制磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)位移裝置5向前運(yùn)動(dòng)，到達(dá)電磁鐵繞組3b的下方，如圖2所示。當(dāng)作為勵(lì)磁線圈的電磁鐵繞組3的第二組3c通入一個(gè)方向的電流時(shí)，所產(chǎn)生的控制磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)位移裝置5向前運(yùn)動(dòng)，到達(dá)電磁鐵繞組3c的下方，如圖3所示。如此一直3b， 3c， 3d， 3e， 3f…電磁鐵繞組通電下去，控制位移裝置5 —直向右運(yùn)動(dòng)。電磁鐵繞組是成對(duì)排列在位移裝置5的上下兩側(cè)，上下各有一個(gè)，同時(shí)通電對(duì)位移裝置5進(jìn)行位移控制。通過(guò)改變作為勵(lì)磁線圈的電磁鐵繞組3的通電時(shí)序可控制執(zhí)行器位移的方向。如電磁鐵繞組3的通電時(shí)序?yàn)?f ， 3e， 3d，3c， 3b…，則位移裝置5—直向左運(yùn)動(dòng)。通過(guò)控制電流的持續(xù)時(shí)間可控制位移裝置5的運(yùn)動(dòng)速度。
由于位移裝置5所需的磁場(chǎng)不大，而且由于釆用兩組對(duì)稱電磁鐵繞組共同控制位移裝置5的運(yùn)動(dòng)，故所需的控制電流不大。而采用兩組對(duì)稱電磁鐵繞組共同控制位移裝置5的運(yùn)動(dòng)，更增加了執(zhí)行器的穩(wěn)定性和控制精度。
權(quán)利要求
1. 一種磁致驅(qū)動(dòng)曲線位移執(zhí)行器，包括位移裝置、位移軌道和磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，其特征在于a. 所述位移裝置為磁致變形材料構(gòu)成的磁致變形元件；b. 所述位移軌道配置在所述位移裝置的位移方向兩側(cè)，所述位移軌道為任意曲線形軌道；c. 所述磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置布置在所述位移軌道的外側(cè)而始終包圍著所述位移裝置；所述位移裝置處在位移軌道中，并具有有效間隙，由此允許在位移裝置和磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置之間產(chǎn)生的磁引力對(duì)位移裝置施加驅(qū)動(dòng)位移力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的磁致驅(qū)動(dòng)曲線位移執(zhí)行器，其特征在于所述磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置是在所 述位移裝置的位移方向的位移軌道兩側(cè)上布置的兩排平行多個(gè)電磁鐵，相鄰電磁鐵之間 具有有效間隔，且多個(gè)電磁鐵的形狀、尺寸、匝數(shù)相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁致驅(qū)動(dòng)曲線位移執(zhí)行器，其特征在于所述兩排電磁鐵中兩側(cè)相 對(duì)稱的電磁鐵采用并聯(lián)連接方式組成一組，多組之間采用串聯(lián)連接方式；電磁鐵與位移 裝置的位移方向垂直，電磁鐵成對(duì)相向位移裝置布置，每對(duì)相向布置的電磁鐵的同磁極 相對(duì)；同一側(cè)電磁鐵的磁極方向一致。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的磁致驅(qū)動(dòng)曲線位移執(zhí)行器，其特征在于所述位移軌道由非導(dǎo)磁材 料制成；所述的位移軌道固定于兩排電磁鐵之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁致驅(qū)動(dòng)曲線位移執(zhí)行器，它包括位移裝置、位移軌道和磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，所述位移裝置為磁致變形材料構(gòu)成的磁致變形元件；所述位移軌道配置在所述位移裝置的位移方向兩側(cè)，所述位移軌道為任意曲線形軌道；所述磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置布置在所述位移軌道的外側(cè)而始終包圍著所述位移裝置；所述位移裝置處在位移軌道中，并具有有效間隙，由此允許在位移裝置和磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置之間產(chǎn)生的磁引力對(duì)位移裝置施加驅(qū)動(dòng)位移力。本發(fā)明線圈無(wú)須長(zhǎng)時(shí)間通電，基本不發(fā)熱，因此耗能小，工作可靠。
文檔編號(hào)H02N2/10GK101521476SQ20091004651
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2009年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者山 何, 張國(guó)賢, 湯小蓉, 潔 陳 申請(qǐng)人:上海大學(xué)