[發(fā)明專利]精確可控微動(dòng)力構(gòu)件及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410075522.8
• 申請(qǐng)日: 2014-03-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103872944A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐愛(ài)群;于海闊;段福斌;葛丁飛;吳立軍;楊禮康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江科技學(xué)院;徐愛(ài)群
• 主分類號(hào): H02N2/02
• 分類號(hào): H02N2/02;H02N2/04
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微動(dòng)力構(gòu)件，尤其涉及一種基于超磁致伸縮材料與壓電陶瓷相耦合的具有毫牛級(jí)精度的精確可控微動(dòng)力構(gòu)件。

背景技術(shù)

當(dāng)前，微機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展極為迅速，但也存在一些技術(shù)瓶頸。微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)面臨的主要問(wèn)題之一就是微裝配技術(shù)。大多數(shù)微機(jī)電系統(tǒng)由不同材料和不同加工方法的微小零件組成，隨著零件的不斷微小化，微系統(tǒng)的加工、裝配越來(lái)越困難。在零件的運(yùn)輸、加工及裝配等過(guò)程中，機(jī)械損壞和熱變形損壞占了很大的比重，尤其對(duì)機(jī)械接觸力或熱量非常敏感的零件進(jìn)行操作時(shí)，這些零件在受到較小的作用力或熱量就會(huì)產(chǎn)生變形或破碎，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，也使其生產(chǎn)成本大大提高，所以急需一種能夠有效產(chǎn)生極小微動(dòng)力且不發(fā)熱（或發(fā)熱極少）的精確可控驅(qū)動(dòng)構(gòu)件。

目前，研究人員已提出多種微力驅(qū)動(dòng)的形式，如基于靜電力、電磁力、壓電作用、熱膨脹和形狀記憶合金等工作機(jī)理的微力驅(qū)動(dòng)器。相關(guān)專利也有很多，如專利申請(qǐng)?zhí)枮?00810064983.X名稱為“集成壓阻微力檢測(cè)的四臂式MEMS微夾持器”中，通過(guò)在梳齒靜電驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的定齒和動(dòng)齒上加載電壓，利用靜電驅(qū)動(dòng)原理，通過(guò)梳齒電極之間的吸引力產(chǎn)生平移；專利申請(qǐng)?zhí)枮?00610149635.3名稱為“一種宏微結(jié)合的12自由度微裝配系統(tǒng)”、專利申請(qǐng)?zhí)枮?01210181310.9名稱為“用于精密裝配的壓電驅(qū)動(dòng)微夾持鉗及夾持零件的方法”、專利申請(qǐng)?zhí)枮?01310090805.5“薄膜加載裝置”等，均采用壓電陶瓷作為微力驅(qū)動(dòng)形式，利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的目的；專利申請(qǐng)?zhí)枮?00810037836.3名稱為“V型梁復(fù)合材料電熱微驅(qū)動(dòng)器”采用電熱驅(qū)動(dòng)方式，基于材料受熱膨脹產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)功能；專利申請(qǐng)?zhí)枮?01310262900.9名稱為“一種微驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及包含該系統(tǒng)的夾緊系統(tǒng)”中，基于形狀記憶效應(yīng)，采用相互垂直的兩個(gè)形狀記憶合金桿來(lái)實(shí)現(xiàn)微力驅(qū)動(dòng)。然而，上述各種形式的微力驅(qū)動(dòng)原理都有其一定的局限性，或微力大小不能精確調(diào)節(jié)，或因發(fā)熱而影響系統(tǒng)的精確度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的精確可控微動(dòng)力構(gòu)件。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種精確可控微動(dòng)力構(gòu)件；包括相互耦合的磁回路Ⅰ和磁回路Ⅱ；所述磁回路Ⅱ中設(shè)置有氣隙；所述磁回路Ⅱ上還設(shè)置有氣隙調(diào)整裝置。

作為對(duì)本發(fā)明所述的精確可控微動(dòng)力構(gòu)件的改進(jìn)：所述磁回路Ⅰ包括超磁致伸縮薄片、永磁體和固定軛；所述超磁致伸縮薄片的上表面和下表面分別設(shè)置有壓電陶瓷薄片；所述固定軛內(nèi)從上至下依次設(shè)置超磁致伸縮薄片與壓電陶瓷薄片的耦合體以及永磁體；所述磁回路Ⅱ包括永磁體、固定軛以及動(dòng)軛，所述氣隙為動(dòng)軛與固定軛之間的空隙；所述動(dòng)軛上設(shè)置氣隙調(diào)整裝置。

作為對(duì)本發(fā)明所述的精確可控微動(dòng)力構(gòu)件的進(jìn)一步改進(jìn)：所述磁回路Ⅰ和磁回路Ⅱ均設(shè)置在外殼內(nèi)；所述固定軛通過(guò)上骨架固定，所述上骨架從上至下卡入外殼內(nèi)；所述動(dòng)軛通過(guò)下骨架固定，所述下骨架從下至上卡入外殼內(nèi)。

作為對(duì)本發(fā)明所述的精確可控微動(dòng)力構(gòu)件的進(jìn)一步改進(jìn)：所述外殼的上、下兩端分別固定有上蓋和下蓋。

作為對(duì)本發(fā)明所述的精確可控微動(dòng)力構(gòu)件的進(jìn)一步改進(jìn)：所述氣隙調(diào)整裝置為彈簧和調(diào)整螺釘；所述彈簧的一端抵住下骨架，所述彈簧的另外一端抵住動(dòng)軛；所述調(diào)整螺釘貫穿下蓋后通過(guò)推板抵住動(dòng)軛。

作為對(duì)本發(fā)明所述的精確可控微動(dòng)力構(gòu)件的進(jìn)一步改進(jìn)：所述外殼的兩側(cè)設(shè)置有可視窗口。

作為對(duì)本發(fā)明所述的精確可控微動(dòng)力構(gòu)件的進(jìn)一步改進(jìn)：所述超磁致伸縮薄片與壓電陶瓷薄片之間、超磁致伸縮薄片與壓電陶瓷薄片的耦合體與固定軛之間以及永磁體與固定軛之間均通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂粘合。

作為對(duì)本發(fā)明所述的精確可控微動(dòng)力構(gòu)件的進(jìn)一步改進(jìn)：所述上蓋、上骨架、下蓋、下骨架、外殼、推板、彈簧以及調(diào)整螺釘均為非磁性材料。

一種精確可控微動(dòng)力的方法：包括相互耦合的磁回路Ⅰ和磁回路Ⅱ；所述磁回路Ⅱ中設(shè)置有氣隙；所述磁回路Ⅰ中，超磁致伸縮薄片上、下表面的壓電陶瓷薄片上分別設(shè)置電極，通過(guò)電極給磁回路Ⅰ施加控制電壓，使得磁回路Ⅰ的磁通量改變；通過(guò)精確控制磁回路Ⅰ中磁通量改變，使磁回路Ⅱ中磁通量精確變化，進(jìn)而精確控制微動(dòng)力構(gòu)件中執(zhí)行元件所受的微力變化。