[實(shí)用新型]超磁致伸縮步進(jìn)電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420520169.5
• 申請(qǐng)日: 2014-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN204119084U
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 司紅康;劉淮祥;周岳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 六安源創(chuàng)電機(jī)制造科技有限公司
• 主分類號(hào): H02N2/10
• 分類號(hào): H02N2/10;H02N2/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種精密機(jī)械驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的步進(jìn)電機(jī)，具體的說是一種超磁致伸縮步進(jìn)電機(jī)。

背景技術(shù)

超磁致伸縮材料是一種尺寸可隨外部磁場(chǎng)變化發(fā)生伸縮，且磁致伸縮系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)磁致伸縮材料的特殊功能材料。超磁致伸縮材料具有機(jī)電轉(zhuǎn)換效率高、能量密度的、響應(yīng)速度快、輸出位移大，可靠性高和易于驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)。利用超磁致伸縮材料制作的換能器、音響、直線驅(qū)動(dòng)器、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器等在國防軍事、家電設(shè)備、機(jī)器人、微機(jī)械電子系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有的超磁致伸縮電機(jī)文獻(xiàn)中國專利“一種單驅(qū)雙向旋轉(zhuǎn)型超磁致伸縮電機(jī)”提出了一種采用超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)定子扭轉(zhuǎn)，利用定子和轉(zhuǎn)子之間的摩擦力進(jìn)行力矩傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的技術(shù)方案；

現(xiàn)有技術(shù)存在如下不足：采用單一的辭職伸縮驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)定子扭轉(zhuǎn)，其輸出力矩較小；通過定子和轉(zhuǎn)子之間的面接觸摩擦驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生能量損失和發(fā)熱，且效率比較低，且輸出扭矩大小同時(shí)受制于材料接觸表面粗糙程度。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供了一種超磁致伸縮步進(jìn)電機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、功重比大、輸出轉(zhuǎn)矩大、效率高和能實(shí)現(xiàn)正反兩個(gè)方向任意角度轉(zhuǎn)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)；

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出如下的技術(shù)方案：一種超磁致伸縮步進(jìn)電機(jī)，包括輸出軸，由轉(zhuǎn)子、超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器、連桿、定子和離合器組成的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，軸承，殼體和端蓋。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置中轉(zhuǎn)子和定子同軸，轉(zhuǎn)子和離合器為同軸固定連接，超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器可輸出長度方向的伸縮運(yùn)動(dòng)，超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器一端和定子固定連接、另一端和連桿一端形成轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，連桿另一端和轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)動(dòng)副形式連接，連桿和轉(zhuǎn)子連接點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子半徑與連桿之間所成的角度為鈍角，連桿和超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器之間所成的角度也為鈍角，磁致伸縮器的長度方向和其與定子連接點(diǎn)所在半徑的方向相同，多個(gè)超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器和連桿關(guān)于轉(zhuǎn)子中心對(duì)稱均勻分布。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的定子和殼體之間為固定連接，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)子和輸出軸為同軸關(guān)系，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的離合器和輸出軸為同軸關(guān)系，離合器在抱緊狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和輸出軸之間為過盈配合，離合器在松開狀態(tài)下輸出軸和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置為間隙配合。輸出軸通過軸承和殼體之間形成轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，端蓋和殼體之間為可拆卸固定連接；

所述超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器由超磁致伸縮棒和驅(qū)動(dòng)線圈組成，在驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生的變化磁場(chǎng)作用下，超磁致伸縮棒會(huì)產(chǎn)生沿長度方向的伸縮運(yùn)動(dòng)；

所述轉(zhuǎn)子為中心對(duì)稱的圓盤狀，同時(shí)為減小步進(jìn)電機(jī)輸出力矩時(shí)轉(zhuǎn)子本身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，增大其負(fù)載能力，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可進(jìn)行減重處理，將其設(shè)計(jì)為蜂窩狀或輪輻狀；

所述連桿和超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器之間以及連桿和轉(zhuǎn)子之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接可以由軸承實(shí)現(xiàn)，也可以以柔性鉸鏈的方式實(shí)現(xiàn)；

所述多個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置可以以輸出力矩方向相同的安裝方式、相鄰旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置輸出力矩相反的安裝方式或任何其它旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的排列形式安裝，對(duì)本步進(jìn)電機(jī)來講，只需要根據(jù)結(jié)構(gòu)和需要控制施加給每個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器上電流的方向，全部都可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向任意角度的轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述輸出軸在軸向固定，只存在繞其中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度；

所述殼體為上端開口的空心圓柱體形狀，端蓋和殼體上端開口通過螺紋連接固定，以將步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置封裝起來，增強(qiáng)其防護(hù)可靠性；

本實(shí)用新型超磁致伸縮步進(jìn)電機(jī)的工作原理為：首先在第一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置中關(guān)于轉(zhuǎn)子中心對(duì)稱均勻分布的多個(gè)超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器的線圈中施加驅(qū)動(dòng)電流并且離合器抱緊輸出軸時(shí)，由于磁致伸縮電效應(yīng)超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生長度方向的伸長（或縮短）變形，從而推動(dòng)連桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)子和輸出軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置中超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器的伸長（或收縮）形變達(dá)到最大時(shí)，斷開第一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電流并且松開離合器的同時(shí)在第二個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置中關(guān)于圓盤轉(zhuǎn)子中心對(duì)稱均勻分布的多個(gè)超磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器中施加驅(qū)動(dòng)電流與第一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電流方向相同或相反的電流并且使離合器抱緊輸出軸，使第二個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置以相同或相反方向的轉(zhuǎn)矩繼續(xù)驅(qū)動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，第一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置則在超磁致伸縮棒的彈性回復(fù)力作用下恢復(fù)到原來的形狀，第二個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置完成一個(gè)有限轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)后同樣由后面的多個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行方向相同方式的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)，最后一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置完成步進(jìn)驅(qū)動(dòng)后可繼續(xù)從第一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置循環(huán)，以此來實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)在正反兩個(gè)方向任意角度的旋轉(zhuǎn)；