專(zhuān)利名稱(chēng)：一種磁致伸縮式慣性沖擊微型直線(xiàn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微型電機(jī)，特別是一種磁致伸縮式慣性沖擊微型直線(xiàn)電機(jī)。
背景技術(shù)：
慣性沖擊電機(jī)是利用慣性沖擊來(lái)實(shí)現(xiàn)精密位移的一種微型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它具有運(yùn) 動(dòng)范圍大、位移分辨率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，并可在進(jìn)行步進(jìn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)精確定位。目 前，慣性沖擊電機(jī)已在生物工程、微型零件操作與裝配、機(jī)器人和醫(yī)療器械等領(lǐng)域獲得初 步應(yīng)用。現(xiàn)有的慣性沖擊微型直線(xiàn)電機(jī)一般采用壓電材料驅(qū)動(dòng)，也就是利用壓電陶瓷晶體 逆壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。壓電式慣性沖擊微型直線(xiàn)電機(jī)也稱(chēng)為壓電微馬達(dá)，是利 用壓電材料在迅速通電時(shí)的快速變形產(chǎn)生慣性沖擊，繼而形成驅(qū)動(dòng)能力來(lái)實(shí)現(xiàn)精密位移的 一種微型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。但是由于壓電材料存在變形量小、功率密度小、高電壓驅(qū)動(dòng)、電極易擊穿的不足， 導(dǎo)致現(xiàn)有的壓電式慣性沖擊微型直線(xiàn)電機(jī)存在運(yùn)動(dòng)速度慢、負(fù)載能力弱、高電壓驅(qū)動(dòng)、可靠 性差的問(wèn)題，因而應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力強(qiáng)、速度快、行程大、定位精密、低電壓 驅(qū)動(dòng)的磁致伸縮式慣性沖擊微型直線(xiàn)電機(jī)。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種磁致伸縮式慣性沖擊微型直線(xiàn)電機(jī)，由導(dǎo)軌、左驅(qū)動(dòng) 器、運(yùn)動(dòng)塊和右驅(qū)動(dòng)器組成，所述導(dǎo)軌為兩端固定在底座上并列的兩根圓棒，所述運(yùn)動(dòng)塊為 兩端大、中間小的圓柱體組合，運(yùn)動(dòng)塊滑動(dòng)配合放置在并列的兩根圓棒上，所述左驅(qū)動(dòng)器和 右驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)相同，左驅(qū)動(dòng)器的圓筒殼體通過(guò)緊固件固定在運(yùn)動(dòng)塊的一端，右驅(qū)動(dòng)器的 圓筒殼體通過(guò)緊固件固定在運(yùn)動(dòng)塊的另一端；在圓筒殼體內(nèi)腔封閉端設(shè)有直線(xiàn)軸承，互相 緊靠的彈簧和質(zhì)量塊置于直線(xiàn)軸承內(nèi)腔；在圓筒殼體內(nèi)腔的另一端設(shè)有與內(nèi)腔配合的圓 筒，圓筒的封閉端緊靠直線(xiàn)軸承，圓筒的敞開(kāi)端設(shè)有端蓋，圓筒的內(nèi)腔設(shè)置安裝線(xiàn)圈的線(xiàn) 圈骨架；線(xiàn)圈骨架的中心滑動(dòng)配合安裝超磁致伸縮棒，超磁致伸縮棒的一端穿過(guò)圓筒的底 孔頂住質(zhì)量塊，超磁致伸縮棒的另一端穿過(guò)端蓋的中心孔頂住運(yùn)動(dòng)塊；所述線(xiàn)圈與電源連 接，電源按鋸齒形電流信號(hào)向線(xiàn)圈輸出電流。所述超磁致伸縮棒由稀土超磁致伸縮材料 Terfenol-D 制成。左驅(qū)動(dòng)器的線(xiàn)圈按圖4所示的鋸齒形電流信號(hào)通電后，產(chǎn)生磁場(chǎng)，超磁致伸縮棒、 圓筒、端蓋均為導(dǎo)磁性材料組成閉合磁路，導(dǎo)致超磁致伸縮棒瞬間產(chǎn)生伸長(zhǎng)變形，從而推動(dòng) 質(zhì)量塊快速向左運(yùn)動(dòng)；由于慣性沖擊的作用，運(yùn)動(dòng)塊連同整個(gè)慣性沖擊微型直線(xiàn)電機(jī)被推 向右運(yùn)動(dòng)。如果右驅(qū)動(dòng)器的線(xiàn)圈按圖4所示的鋸齒形電流信號(hào)通電后，則運(yùn)動(dòng)塊連同整個(gè) 慣性沖擊微型直線(xiàn)電機(jī)被慣性推向左運(yùn)動(dòng)。彈簧提供一定的預(yù)壓力，可消除間隙。同時(shí)，當(dāng)線(xiàn)圈上的電流減小，超磁致伸縮棒變短時(shí)，彈簧迫使質(zhì)量塊回位，使質(zhì)量塊始終與超磁致伸縮棒緊密接觸。直線(xiàn)軸承的作用是 減小質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力；運(yùn)動(dòng)塊、圓筒殼體、線(xiàn)圈骨架、質(zhì)量塊、導(dǎo)軌均為非導(dǎo)磁性材料。本發(fā)明的有益效果是
1、稀土超磁致伸縮材料是一種新型功能材料，能有效地實(shí)現(xiàn)電磁能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換， 具有變形量大、輸出力大、能量密度大、機(jī)電耦合系數(shù)大、響應(yīng)速度快、低電壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)；
2、與現(xiàn)有的壓電式慣性沖擊微型直線(xiàn)電機(jī)相比，本發(fā)明驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力強(qiáng)、速度快、低 電壓驅(qū)動(dòng)；
3、本發(fā)明具有運(yùn)動(dòng)范圍大、分辨率能達(dá)到納米級(jí)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、部件可微型化的優(yōu)點(diǎn)，并 可在進(jìn)行步進(jìn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)精確定位。可在生物工程、微型零件操作與裝配、機(jī)器人和醫(yī) 療器械等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是圖1的左視圖。圖4是電源向線(xiàn)圈輸出電流的鋸齒形電流信號(hào)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例如附圖1-4所示一種磁致伸縮式慣性沖擊微型直線(xiàn)電機(jī)，由導(dǎo)軌、左驅(qū)動(dòng) 器、運(yùn)動(dòng)塊和右驅(qū)動(dòng)器組成，所述導(dǎo)軌為兩端固定在底座11上并列的兩根圓棒6，所述運(yùn)動(dòng) 塊5為兩端大、中間小的圓柱體組合，運(yùn)動(dòng)塊5滑動(dòng)配合放置在并列的兩根圓棒6上，所述 左驅(qū)動(dòng)器和右驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)相同，左驅(qū)動(dòng)器的圓筒殼體1通過(guò)緊固件固定在運(yùn)動(dòng)塊5的一 端，右驅(qū)動(dòng)器的圓筒殼體1通過(guò)緊固件固定在運(yùn)動(dòng)塊5的另一端；在圓筒殼體1內(nèi)腔封閉端 設(shè)有直線(xiàn)軸承10，互相緊靠的彈簧12和質(zhì)量塊2置于直線(xiàn)軸承10內(nèi)腔；在圓筒殼體1內(nèi) 腔的另一端設(shè)有與內(nèi)腔配合的圓筒4，圓筒4的封閉端緊靠直線(xiàn)軸承10，圓筒4的敞開(kāi)端設(shè) 有端蓋7，圓筒4的內(nèi)腔設(shè)置安裝線(xiàn)圈9的線(xiàn)圈骨架8 ；線(xiàn)圈骨架8的中心滑動(dòng)配合安裝由 稀土超磁致伸縮材料Terfenol-D制成的超磁致伸縮棒3，超磁致伸縮棒3的一端穿過(guò)圓筒 4的底孔頂住質(zhì)量塊2，超磁致伸縮棒3的另一端穿過(guò)端蓋7的中心孔頂住運(yùn)動(dòng)塊5。線(xiàn)圈 9與電源連接，電源按圖4所示的鋸齒形電流信號(hào)向線(xiàn)圈(9)輸出電流。左驅(qū)動(dòng)器的線(xiàn)圈按圖4所示的鋸齒形電流信號(hào)通電后，產(chǎn)生磁場(chǎng)，超磁致伸縮棒 3、圓筒4、端蓋7均為導(dǎo)磁性材料組成閉合磁路，導(dǎo)致超磁致伸縮棒3瞬間產(chǎn)生伸長(zhǎng)變形， 從而推動(dòng)質(zhì)量塊2快速向左運(yùn)動(dòng)；由于慣性沖擊的作用，運(yùn)動(dòng)塊5連同整個(gè)磁致伸縮式慣性 沖擊微型直線(xiàn)電機(jī)被推向右運(yùn)動(dòng)。如果右驅(qū)動(dòng)器的線(xiàn)圈按圖4所示的鋸齒形電流信號(hào)通電 后，則運(yùn)動(dòng)塊5連同整個(gè)磁致伸縮式慣性沖擊微型直線(xiàn)電機(jī)被推向左運(yùn)動(dòng)。彈簧12提供一定的預(yù)壓力，可消除間隙。同時(shí)，當(dāng)線(xiàn)圈9上的電流減小，超磁致伸 縮棒3變短時(shí)，彈簧12迫使質(zhì)量塊2回位，使質(zhì)量塊2始終與超磁致伸縮棒3緊密接觸。直 線(xiàn)軸承10的作用是減小質(zhì)量塊2運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力；運(yùn)動(dòng)塊5、圓筒殼體1、線(xiàn)圈骨架8、質(zhì)量塊 2及圓棒6均為非導(dǎo)磁性材料。
權(quán)利要求
1.一種磁致伸縮式慣性沖擊微型直線(xiàn)電機(jī)，其特征在于磁致伸縮式慣性沖擊微型直 線(xiàn)電機(jī)由導(dǎo)軌、左驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)動(dòng)塊和右驅(qū)動(dòng)器組成，所述導(dǎo)軌為兩端固定在底座(11)上并列 的兩根圓棒(6)，所述運(yùn)動(dòng)塊(5)為兩端大、中間小的圓柱體組合，運(yùn)動(dòng)塊(5)滑動(dòng)配合放置 在并列的兩根圓棒(6)上，所述左驅(qū)動(dòng)器和右驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)相同，左驅(qū)動(dòng)器的圓筒殼體(1) 通過(guò)緊固件固定在運(yùn)動(dòng)塊(5)的一端，右驅(qū)動(dòng)器的圓筒殼體(1)通過(guò)緊固件固定在運(yùn)動(dòng)塊 (5)的另一端；在圓筒殼體(1)內(nèi)腔封閉端設(shè)有直線(xiàn)軸承(10)，互相緊靠的彈簧(12)和質(zhì)量 塊(2)置于直線(xiàn)軸承(10)內(nèi)腔；在圓筒殼體(1)內(nèi)腔的另一端設(shè)有與內(nèi)腔配合的圓筒(4)， 圓筒(4)的封閉端緊靠直線(xiàn)軸承(10)，圓筒(4)的敞開(kāi)端設(shè)有端蓋(7)，圓筒(4)的內(nèi)腔設(shè) 置安裝線(xiàn)圈(9)的線(xiàn)圈骨架(8);線(xiàn)圈骨架(8)的中心滑動(dòng)配合安裝超磁致伸縮棒(3)，超磁 致伸縮棒(3)的一端穿過(guò)圓筒(4)的底孔頂住質(zhì)量塊(2)，超磁致伸縮棒(3)的另一端穿過(guò) 端蓋(7)的中心孔頂住運(yùn)動(dòng)塊(5)；所述線(xiàn)圈(9)與電源連接，電源按鋸齒形電流信號(hào)向線(xiàn) 圈(9)輸出電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁致伸縮式慣性沖擊微型直線(xiàn)電機(jī)，其特征在于所述 超磁致伸縮棒(3)由稀土超磁致伸縮材料Terfenol-D制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁致伸縮式慣性沖擊微型直線(xiàn)電機(jī)，由導(dǎo)軌、左驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)動(dòng)塊和右驅(qū)動(dòng)器組成，運(yùn)動(dòng)塊放置在導(dǎo)軌上，左、右驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)相同，左驅(qū)動(dòng)器固定在運(yùn)動(dòng)塊的一端，右驅(qū)動(dòng)器固定在運(yùn)動(dòng)塊的另一端；在驅(qū)動(dòng)器圓筒殼體內(nèi)腔封閉端設(shè)有直線(xiàn)軸承，互相緊靠的彈簧和質(zhì)量塊置于直線(xiàn)軸承內(nèi)腔；在圓筒殼體內(nèi)腔的另一端設(shè)有與安裝線(xiàn)圈的線(xiàn)圈骨架配合的圓筒；線(xiàn)圈骨架的中心滑動(dòng)配合安裝超磁致伸縮材料Terfenol-D制成的超磁致伸縮棒，超磁致伸縮棒的一端頂住質(zhì)量塊，超磁致伸縮棒的另一端頂住運(yùn)動(dòng)塊；電源按鋸齒形電流信號(hào)向線(xiàn)圈輸出電流。本發(fā)明通過(guò)超磁致伸縮棒實(shí)現(xiàn)電磁能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、速度快、行程大、定位精密。
文檔編號(hào)H02N2/02GK102005964SQ20101061211
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者劉德輝, 盧全國(guó), 唐剛, 徐斌, 曹清華, 舒亮, 陳定方, 陶孟侖 申請(qǐng)人:南昌工程學(xué)院