[發明專利]超磁致伸縮驅動的雙向蠕動式微型直線電機和控制方法

在審

• 申請號: 201710812513.6
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN107395045A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 喻曹豐;徐彬;王傳禮;楊林建;冒鵬飛
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種微型電機，具體的說，是一種超磁致伸縮驅動的雙向蠕動式微型直線電機和控制方法，可用于生物工程、微型零件操作與裝配、機器人以及精密機械、醫療器械等領域。

背景技術

微型電機是實現精密驅動的一種能量轉換裝置，它具有運動行程大、位移分辨率高和結構簡單等優點，能夠在步進運動的同時實現精密定位。目前，微型電機，尤其是大行程、高定位精度的微型直線電機在生物工程、微型零件操作與裝配、機器人以及精密機械、醫療器械等領域應用非常廣泛。

現有的微型直線電機多采用壓電材料進行驅動，利用的是壓電陶瓷的逆壓電效應，通過對壓電陶瓷片施加電場，使其產生形變，將電能轉化為機械能，實現精密驅動的一種微型裝置。

但是壓電材料本身存在很多缺陷，如變形量小、能量轉換率低、高電壓驅動、受溫度影響大、電極容易擊穿等，導致現有的壓電式微型直線電機存有運動速度緩慢、負載能力差、危險性高、穩定性不足等問題，使其應用范圍得到了極大的限制。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明公開一種超磁致伸縮驅動的雙向蠕動式微型直線電機和控制方法，實現一種帶載能力強、移動速度可調節、移動方向可變、移動步長可變、行程大、定位精度高、低電壓驅動的蠕動式微型直線電機。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種超磁致伸縮驅動的雙向蠕動式微型直線電機，其特征在于：包含平面導軌、電磁線圈A、鐵芯A、推桿A、擋塊A、螺釘A、端蓋A、碟簧A、導磁塊A、超磁致伸縮棒、外套筒、電磁線圈C、線圈骨架、相變材料、相變材料容器、螺釘B、導磁塊B、推桿B、碟簧B、擋塊B、螺釘C、端蓋B、電磁線圈B和鐵芯B。

所述超磁致伸縮棒具有磁致伸縮效應，當所受磁場增強時，其伸長，反之，縮短；所述鐵芯A與電磁線圈A，鐵心B與電磁線圈B緊密配合，無相對滑動，組成電磁鐵；所述平面導軌為鐵質材料，能被通電的電磁線圈吸引，且導軌平面光滑，摩擦系數?。凰鱿嘧儾牧咸畛溆谙嘧儾牧先萜髦校瑸槌胖律炜s棒降溫散熱，使其性能穩定。

一種超磁致伸縮驅動的雙向蠕動式微型直線電機控制方法，其特征在于：包含以下步驟：

(a)初始狀態：電磁線圈A通電，電磁線圈B、C均不通電，此時電磁線圈A和鐵芯A組成的電磁鐵吸緊在平面導軌上，電磁線圈B端處于松開狀態，保證電磁線圈C沒有通電時，電機的位置保持不變；

(b)伸長動作：電磁線圈C通電，產生驅動磁場，超磁致伸縮棒在磁場作用下伸長，由于電磁線圈A端處于吸緊狀態，電磁線圈B端處于松開狀態，超磁致伸縮棒向電磁線圈B端伸長；

(c)固定位移量：電磁線圈B通電，使電磁線圈B和鐵芯B組成的電磁鐵吸緊在平面導軌上，此時，電磁線圈A、B端均處于吸緊狀態，使超磁致伸縮棒的伸長量保持固定不變；

(d)預前進動作：電磁線圈A斷電，使電磁線圈A端處于松開狀態，為下一步電機的前進動作做好準備；

(e)前進動作：電磁線圈C斷電，使超磁致伸縮棒失去磁場，恢復到原長，由于電磁線圈A端松開，電磁線圈B端吸緊，導致電機整體向電磁線圈B端前進了一定的位移量；

(f)恢復初始狀態：電磁線圈A通電，電磁線圈B斷電，準備下一個運動周期。

若把電磁線圈A和電磁線圈B的通斷電順序對調，則電機會朝電磁線圈A端方向運動；若改變電磁線圈A、電磁線圈B、電磁線圈C的通斷電頻率，可對電機的前進速度進行調節，使電機的前進速度具有可調節性；若改變電磁線圈C通入電流的大小，可對電機的步長進行調節，實現變步長功能。

本發明公開一種超磁致伸縮驅動的雙向蠕動式微型直線電機和控制方法，其結構由平面導軌、電磁線圈A、鐵芯A、推桿A、擋塊A、螺釘A、端蓋A、碟簧A、導磁塊A、超磁致伸縮棒、外套筒、電磁線圈C、線圈骨架、相變材料、相變材料容器、螺釘B、導磁塊B、推桿B、碟簧B、擋塊B、螺釘C、端蓋B、電磁線圈B和鐵芯B組成；通過控制電磁線圈A、B、C的通斷電順序，可實現電機的前進和后退，通過改變通斷時間的頻率可控制前進或后退的速度，提供了一種帶載能力強、移動速度可調節、移動方向可變、移動步長可變、行程大、定位精度高、低電壓驅動的蠕動式微型直線電機。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施或現有技術中的技術方案，下面將實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖做簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。