[发明专利]逆磁致伸缩驱动器及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能实现微米级步进执行器，特别是利用永磁体为铁镓合金磁致伸缩材料提供驱动磁场，利用磁致伸缩材料逆磁滞效应改变铁镓合金驱动磁场，从而改变铁镓合金伸缩长度，通过直线步进电机、直线伺服驱动机构或者直线电机改变动子铁芯位置，可以实现铁镓合金微米级步进和位置伺服控制。

背景技术

智能材料，如压电陶瓷和磁致伸缩材料，能实现微米级定位。压电陶瓷施加电压后，通过压电正向效应，实现微位移定位。压电陶瓷不足之处是材料本身比较脆，切向承受负载力有限。区别于压电陶瓷，磁致伸缩材料通过施加磁场，利用磁致效应，实现微位移定位。常用的磁致伸缩材料有Terfenol_D和铁镓合金Galfenol，其中，铁镓合金Galfenol磁致伸缩材料坚固，能承受较大的不同方向的负载力。

专利(申请号200610150582.7,授权公告号CN101166005）利用磁致伸缩材料结合微位移放大机构，通过调节电流实现微位移可调驱动器。专利（申请号200710125011.2，公开号CN101188874）采用永磁体为磁致伸缩材料提供励磁磁场。通过线圈电流改变磁致伸缩材料内磁场，实现微小位移驱动。专利（申请号200410090867.7，公开号CN1619938）利用线圈驱动磁致伸缩材料作为行程方向驱动，利用压电陶瓷做箍位，实现长距离高精度定位。专利（申请号200510056369.5，公开号：CN1670977）将施加静态偏置磁场永磁体放置在外壳上，线圈及磁致伸缩材料放置在内部，实现微位移驱动。

目前，磁致伸缩驱动器利用磁致伸缩驱动器正向效应，采用永磁体提供静态偏置磁场，调节线圈电流改变磁致伸缩材料中的磁密，实现微位移调整。这种驱动方式的不足之处在于能耗大，温度高。磁致伸缩材料磁导率通常较低，这就需要较多的安匝数驱动，线圈中电流会产生热损耗。在实际使用中往往加入额外的散热冷却装置保证执行器的稳定工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的逆磁致伸缩驱动器及使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种逆磁致伸缩驱动器，包括动子铁芯和驱动器；所述驱动器包括外圆周导磁铁芯、永磁体和超磁致材料；所述外圆周导磁铁芯的上、下两端分别设置有上导磁铁芯和下导磁铁芯；所述下导磁铁芯上设置超磁致材料，所述超磁致材料上设置有贯穿上导磁铁芯的压块柱；所述超磁致材料和外圆周导磁铁芯之间设置有永磁体；所述永磁体和外圆周导磁铁芯之间设置有空隙，相对于于该空隙，在驱动器的下端设置有贯穿下导磁铁芯的动子铁芯。

作为对本发明所述的逆磁致伸缩驱动器的改进：所述永磁体和上导磁铁芯之间设置有永磁体铁芯。

作为对本发明所述的逆磁致伸缩驱动器的进一步改进：所述压块柱上设置有凸起块；所述压块柱的凸起块和上导磁铁芯之间设置有弹簧；所述弹簧一端抵住压块柱的凸起块，所述弹簧的另外一端抵住上导磁铁芯的下表面。

作为对本发明所述的逆磁致伸缩驱动器的进一步改进：所述超磁致材料为铁镓合金。

作为对本发明所述的逆磁致伸缩驱动器的进一步改进：所述永磁体轴向充磁。

一种逆磁致伸缩驱动的使用方法；依次通过永磁体、永磁体铁芯、上导磁铁芯、外圆周导磁铁芯、动子铁芯和下导磁铁芯构成磁场回路Ⅰ；依次通过永磁体、压块柱、超磁致材料和下导磁铁芯构成磁场回路Ⅱ；通过改变磁场回路Ⅰ内的磁阻来改变磁场回路Ⅰ的磁通，再通过磁场回路Ⅰ的磁通改变来改变磁场回路Ⅱ的磁通，通过磁场回路Ⅱ的磁通改变使得超磁致材料发生形变。

作为对本发明所述的逆磁致伸缩驱动的使用方法的改进：通过轴向移动动子铁芯沿着轴向运动来改变磁场回路Ⅰ的磁阻。

作为对本发明所述的逆磁致伸缩驱动的使用方法的进一步改进：所述动子铁芯沿着轴向向下运动的时候，磁场回路Ⅰ的磁阻增大。

作为对本发明所述的逆磁致伸缩驱动的使用方法的进一步改进：所述动子铁芯沿着轴向向上运动的时候，磁场回路Ⅰ的磁阻变小。

与目前现有驱动技术不同，本发明利用永磁体为铁镓合金磁致伸缩材料提供驱动磁场，利用磁致伸缩材料逆磁滞效应改变铁镓合金驱动磁场，从而改变铁镓合金伸缩长度，通过直线步进电机、直线伺服驱动机构或者直线电机改变动子铁芯位置，可以实现铁镓合金微米级步进和位置伺服控制。线圈只存在常规驱动器中，其产生的热量不会影响磁致伸缩材料。因此，执行器工作稳定，适合高精度定位需求。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本发明的结构示意图；