[實用新型]一種基于電磁斥力平衡的變剛度直線型驅動器

有效

• 申請號: 201820395957.4
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN208257585U
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 汪雨;劉玉華;魏天元;劉海濤
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02K7/00
• 分類號: H02K7/00;H02K7/06;H02N11/00
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本實用新型公開了一種基于電磁斥力平衡的變剛度直線型驅動器，驅動器包括外殼、前端蓋、后端蓋、驅動電機、電磁斥力裝置和輸出端，本驅動器由于利用了磁場力平衡方法調節剛度，做到了位移、剛度彼此獨立的控制。能在人機交互領域、仿生機器人領域、軟材料拋光領域、骨骼康復領域等應用場合與軟性介質更好的互動，實現剛度固定驅動器所無法滿足的調節接觸力等需要。

技術領域

本實用新型屬于驅動器裝置領域，具體涉及一種基于電磁斥力平衡的變剛度直線型驅動器。

背景技術

傳統的直線型驅動器多采用剛度近似無窮大的結構，在用于人機交互、仿生機器人等場合時，往往需要剛度可變的彈性驅動效果，這是剛性驅動器無法滿足的。現有的一種解決方式是在傳統剛性驅動器末端加裝有效圈數可調的彈簧，進而改變彈簧的有效彈性系數實現變剛度效果，但彈簧圈數調節的機構如需實現足夠寬的可調剛度范圍，需要占用很大的空間。另一種解決方式是控制彈簧和驅動器軸線的角度，以實現彈簧在驅動器軸線投影方向上的剛度可調，然而受到其三角函數關系的影響，變剛度范圍和精度要求無法同時滿足。因此，變剛度驅動器領域需要一種剛度調節范圍大、精度高的直線型驅動器。

實用新型內容

本實用新型的目的在于利用電磁場力的平衡作用使直線型變剛度驅動器的輸出實現精準定位和大范圍剛度可調效果。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種基于電磁斥力平衡的變剛度直線型驅動器，包括外殼、前端蓋、后端蓋、驅動電機、電磁斥力裝置和輸出端，前端蓋、后端蓋固定安裝于外殼內，驅動電機設置于后端蓋一側，并與設置于前端蓋、后端蓋之間的滾珠絲杠相連接，滾珠絲杠與設置于電磁斥力裝置上的絲杠螺母組成絲杠-螺母副，使設置于前端蓋、后端蓋之間的電磁斥力裝置可沿滾珠絲杠及兩端與前端蓋、后端蓋固定連接的固定導軌滑動，輸出端設置于前端蓋一側；

所述電磁斥力裝置包括2個永磁鐵安裝座、2塊永磁鐵、永磁鐵安裝座連接柱、電磁鐵安裝座、線圈和電源，2塊永磁鐵安裝座可滑動的安裝于滾珠絲杠及固定導軌上且分別與2個絲杠螺母固定連接，在2個永磁鐵安裝座之間設置永磁鐵安裝座連接柱以使受到滾珠絲杠的驅動力時2個永磁鐵安裝座及永磁鐵安裝座連接柱整體發生位移，電磁鐵安裝座設置于2個永磁鐵安裝座之間的滾珠絲杠上，電磁鐵安裝座內設置有與電源連通的線圈，電磁鐵安裝座與滑動導軌固定連接，滑動導軌與輸出端固定連接。

在上述技術方案中，所述電源座設置于外殼的底部，在電源座內設置電源。

在上述技術方案中，所述電源為雙輸出可調電壓電源，包括第一電源及第二電源。

在上述技術方案中，所述第一電源輸出線使用柔性電線連接并驅動電機，電源輸入端連接外界控制端口。

在上述技術方案中，所述第二電源輸出線使用柔性電線連接電磁鐵線圈兩端，并通過手動操作電源的調壓旋鈕實現輸出電壓的變化，線圈中的電流隨其電壓變化，電磁鐵磁力隨之改變。

在上述技術方案中，所述第二電源輸出線依次穿過外殼電纜孔、外殼后端蓋電纜孔、永磁鐵安裝座電纜孔后與電磁鐵安裝座內的線圈相連通。

在上述技術方案中，所述外殼的截面呈八邊形，由兩部分相互對稱的半八棱柱結構對接并通過設置于其兩側法蘭上的外殼連接螺栓固定組成。

在上述技術方案中，所述后端蓋、前端蓋和外殼的截面具有相同的形狀，前端蓋通過前端蓋固定螺栓與外殼連接固定，后端蓋通過后端蓋固定螺栓與與外殼連接固定。

在上述技術方案中，所述電磁鐵安裝座通過設置于其兩端的銷與滑動導軌固定連接。

在上述技術方案中，所述絲杠螺母通過螺栓分別與兩個永磁鐵安裝座同軸安裝。

本實用新型的優點和有益效果為：