[发明专利]一种SMA驱动的步进电机

说明书

技术领域

本发明涉及步进电机的技术领域，尤其涉及一种SMA驱动的步进电机。

背景技术

步进电机因具有过载性好，控制方便，整体结构简单而被广泛应用，在电子钟表、工业机器手、包装机械、矿井提升、汽车测试等都有应用。由步进电机不能直接接到工频交流或直流电源上工作，而必须使用专用的步进电动机驱动器。以往的驱动器较复杂，成本高，整个电机的结构也较为复杂，制作工艺复杂成本高，重量不轻，所占空间大，限制了步进电机的使用范围。

SMA(shape memory alloys，形状记忆合金，简称SMA)是一种新型智能材料，这种材料具有形状记忆效应和较高的功重比，并且驱动简单、控制方便，已经作为驱动元件得到了广泛的应用。但是SMA作为驱动器还存在一下不足：一方面作为驱动器，它的驱动长度有限，仅有总金属长度的4％；另一方面它能克服的载荷小，且随着载荷的增加，驱动长度减小。

发明内容

本发明的目的在于克服以上的不足缺陷提出一种SMA驱动的步进电机。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种SMA驱动的步进电机，包括轮轴、齿轮盘、驱动臂、驱动SMA线、复位SMA线和弹性连接件；所述轮轴输出电机动力，所述齿轮盘安装于所述轮轴；

所述驱动臂的驱动端与所述齿轮盘上的轮齿啮合，所述驱动SMA线的一端连接于所述驱动臂的另一端，所述驱动SMA线的另一端固定于机架，所述驱动SMA线由正常状态转变为缩短状态时拉动所述驱动臂带动齿轮盘旋转；所述复位SMA线在缩短状态时将所述驱动臂的驱动端拉离所述齿轮盘；所述弹性连接件的一端固定于机架，所述弹性连接件的另一端连接于所述驱动臂，所述弹性连接件将所述驱动臂拉向所述齿轮盘的方向。

优选的，还设置有副驱动臂、副驱动SMA线、副复位SMA线和副弹性连接件；

所述副驱动臂的驱动端与所述齿轮盘上的轮齿啮合，所述副驱动SMA线的一端连接于所述副驱动臂的另一端，所述副驱动SMA线的另一端固定于机架，所述副驱动SMA线由正常状态转变为缩短状态时拉动所述副驱动臂带动齿轮盘旋转，但旋转的方向与所述驱动SMA线拉动所述齿轮盘转动的方向相反；所述副复位SMA线在缩短状态时将所述副驱动臂的驱动端拉离所述齿轮盘；所述副弹性连接件的一端固定于机架，所述副弹性连接件的另一端连接于所述副驱动臂，所述副弹性连接件将所述副驱动臂拉向所述齿轮盘的方向。

所述复位SMA线垂直于所述驱动臂和驱动SMA线的连线方向；所述弹性连接件位于所述驱动臂和驱动SMA线的连线的直线上。

所述副复位SMA线垂直于所述副驱动臂和副驱动SMA线的连线方向；所述副弹性连接件位于所述副驱动臂和副驱动SMA线的连线的直线上；

所述驱动臂与所述副驱动臂相互平行。

所述驱动臂和所述副驱动臂的驱动端均设置有凸钩，所述凸钩与所述齿轮盘上的轮齿啮合；所述的驱动臂和所述副驱动臂均由不锈钢制作而成。

所述驱动SMA线、复位SMA线、副驱动SMA线和副复位SMA线均为镍钛合金线。

优选的，包括用于控制所述驱动SMA线、副驱动SMA线、复位SMA线和副复位SMA线在正常状态和缩短状态之间变化的控制电板。

所述控制电板设置有记录所述驱动SMA线、副驱动SMA线、复位SMA线和副复位SMA线的变化次数的计数器。

所述齿轮盘与步进电机的轮轴通过固定螺母固定。

所述轮轴上设置有传动比装置。

本发明将SMA线由脉冲电压驱动多次往复直线运动转变为齿轮盘带动轮轴的旋转运动，从而克服了SMA驱动长度小的弱点，电机可以驱动无限制的长度；电机结构简单，容易制作成本低；节省能源，只需要3V-16V的电源；重量轻，只有普通电机的5％的重量；所占空间小，只占普通电机的5％的所占空间；这种步进电机还可以使用在普通电机不适合的场合，如水中，油中，太空，人体中。

附图说明

图1是本发明一个具体实施例的示意图。

图2是本发明一个具体实施例的示意图。

图3是本发明一个实施例的剖视示意图。

其中：1为驱动臂，2为弹性连接件，3为复位SMA线，4为驱动SMA线、5为齿轮盘，6为轴输出，8为固定螺母，9为副弹性连接件，10为副驱动臂，11为副复位SMA线、12为副驱动SMA线，13为轴承，14为轮轴，101、102为凸钩。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。