[發明專利]一種超磁致伸縮材料驅動的微位移機構

有效

• 申請號: 200610150582.7
• 申請日: 2006-10-20
• 公開（公告）號: CN101166005A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 謝鵬程;楊衛民;丁玉梅
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00;H02N2/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用超磁致伸縮材料驅動的微位移機構，是一種利用杠桿原理進行微位移放大的機構。

背景技術

微位移機構主要用于精密機床，精密測量儀、儀表和車用發動機燃料油噴射系統。微位移機構驅動方式主要有多級極聯電磁鐵串聯、壓電陶瓷、電磁線圈的吸合等，這些微位移機構一般都存在頻響較低、輸出力和位移較小、輸出位移難以精確控制等缺點。

超磁致伸縮材料驅動的微位移機構是利用超磁致伸縮材料在勵磁線圈電磁場的作用下伸縮變形的驅動，將超磁致伸縮材料輸出的力和位移放大傳遞到輸出桿，實現微位移的放大。

超磁致伸縮材料是當今世界最新型的磁致伸縮功能材料，它在低磁場驅動下產生的應變值高達1500～2000ppm；磁致伸縮應變時產生的推力很大，直徑約10mm的超磁致伸縮棒材磁致伸縮時產生約2000N的推力；能量轉換效率高達70％；其彈性模量隨磁場而變化，可調控；響應頻率最高可達2000Hz以上；頻率特性好，可在低頻率(幾十至1000赫茲)下工作，工作頻帶寬，穩定性好，可靠性高，其磁致伸縮性能不隨時間而變化，無疲勞，無過熱失效問題。超磁致伸縮材料使用時需經過位移傳遞和放大才能驅動負載，放大機構是超磁致伸縮驅動微位移機構的一個關鍵結構。目前微位移放大機構主要有齒輪組合、楔形裝置、杠桿放大、變幅桿放大、U形放大裝置、柔性鉸鏈、三角形機構等多種方式。在“超磁致伸縮材料高速強力微位移機構”(ZL99212477.8)公開了一種以彈性梁進行微位移的機構。它利用超磁致伸縮材料進行驅動，勵磁線圈通電后，超磁致伸縮棒迅速伸長，將力和位移傳遞到一端固定的彈性梁上，引起彈性梁的彎曲變形，由彈性梁末端輸出放大位移。它是利用杠桿放大的微位移機構，最大放大倍數只有5.1倍，無法滿足要求輸出較大位移的場合使用。它利用懸臂彈性梁作為放大機構對于輸出力的損耗較大，且加工及裝配均要求較高，互換性較差，放大倍數不可調節。

發明內容

本發明的目的在于提出一種放大倍數高、放大倍數可調節的超磁致伸縮材料驅動的微位移機構。本發明采用了由傳動盤與杠桿機構構成的放大機構。

本發明一種超磁致伸縮材料驅動的微位移機構，其技術方案如下：

它的主要結構包括：筒體、杠桿結構、傳動盤、下限位圈、勵磁線圈、磁致伸縮棒、上限位盤、調節螺釘、輸出桿、底座和復位彈簧。設在磁致伸縮棒與輸出桿之間的放大機構由杠桿構件和傳動盤構成，傳動盤設置在杠桿構件之上，杠桿構件由1個支座、2個杠桿和2個軸銷構成，杠桿的定位端用軸銷固定在支座的通孔中。傳動盤的底部帶有圓環凸棱，圓環凸棱的直徑小于杠桿構件的2個軸銷的中心距。輸出桿上套有復位彈簧，復位彈簧置于底座中心的圓槽內，輸出桿的上端與杠桿構件的2個杠桿的末端定位接觸。

本發明微位移機構的放大機構為1～3級。

本發明微位移機構的放大機構為2級時，2級放大機構串連在一起；第1級放大機構的傳動盤的上端穿過下限位圈的中心孔與勵磁線圈的下端定位接觸；第2級放大機構的傳動盤的上端穿過第1級放大機構的杠桿構件的支座底部中心孔與第1級放大機構的杠桿的末端定位接觸；輸出桿的頂端穿過第2級的杠桿構件的支座底部中心孔與第2級放大機構的杠桿的末端定位接觸。

本發明微位移機構的放大機構為3級時，3級放大機構串聯在一起；第1級放大機構的傳動盤的上端穿過下限位圈的中心孔與勵磁線圈的下端定位接觸；第2級放大機構的傳動盤的上端穿過第1級放大機構的杠桿構件的支座的底部中心孔與第1級放大機構的杠桿的末端定位接觸；第3級放大機構的傳動盤的上端穿過第2級放大機構的杠桿構件的支座底部中心孔與第2級放大機構的杠桿的末端定位接觸；輸出桿的頂端穿過第3級放大機構的杠桿構件的支座底部中心孔與第3級放大機構的杠桿的末端定位接觸。

本發明微位移機構的第1級傳動盤的上部和上限位盤的下部分別帶有凹槽，磁致伸縮棒的兩端分別與傳動盤和上限位盤的凹槽相接觸固定。

本發明微位移機構的傳動盤底部的圓環凸棱的截面為角形或圓弧形。

本發明微位移機構的杠桿的末端上側帶圓角。

本發明微位移機構的筒體底部設有螺釘孔。

本發明利用杠桿放大原理，提出了放大倍數高且可調的微位移機構。根據使用要求通過選擇單級或多級放大機構的組合以及不同單級杠桿放大倍數實現調控位移機構的放大倍數。該微位移機構還具有加工安裝簡便，互換性好的優點。

附圖說明

圖1是本發明微位移機構的主視圖。

圖2是圖1的俯視圖。