[发明专利]一种形状记忆合金与电磁联合驱动的旋转驱动器及方法

权利要求书

1.一种形状记忆合金与电磁联合驱动的旋转驱动器，其包括底座(11)、支撑盘(12)、形状记忆合金弹簧(6)、恢复弹簧(13)、螺纹杆(14)、活动轴(5)、磁铁座(4)、电磁铁(15)、转子(3)和壳体(16)，其特征在于，

所述支撑盘(12)定位固定在所述底座(11)上，所述壳体(16)定位固定在所述支撑盘(12)上；

所述支撑盘(12)为方形环状结构，且所述支撑盘(12)的前后侧面上分别设置有两个螺纹孔，四个螺纹孔内均螺纹连接有所述螺纹杆(14)；

两个所述形状记忆合金弹簧(6)的一端分别固定在其中一组成对角设置的两个螺纹杆(14)上，两个所述恢复弹簧(13)的一端分别固定在另外一组成对角设置的两个螺纹杆(14)上；

两个所述形状记忆合金弹簧(6-1,6-2)的另一端分别连接在所述活动轴(5)的左右臂上，两个所述恢复弹簧(13-1,13-2)的另一端也分别连接在所述活动轴(5)的左右臂上；

所述活动轴(5)的上端采用螺纹连接在所述磁铁座(4)上；

所述磁铁座(4)为圆柱体，且其侧面开有八个槽，八个所述电磁铁(15)分别镶嵌于磁铁座(4)侧面的各个槽内；

所述转子(3)的底端为筒状中空结构，所述转子(3)非接触套设于所述磁铁座(4)和电磁铁(15)的外部，且所述转子(3)悬空于所述磁铁座(4)和电磁铁(15)的上方；所述转子(3)上端可转动的设置在所述壳体(16)上，所述活动轴(5)下端可转动的设置在所述底座(11)上；

两个形状记忆合金弹簧(6-1,6-2)连接三角波信号发生器，所述电磁铁(15)连接方波信号发生器；

所述磁铁座(4)的端面均布有八个通孔，所述转子(3)的筒状结构的上端面均匀分布有八个扇形孔。

2.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金与电磁联合驱动的旋转驱动器，其特征在于：所述活动轴(5)的左右臂设置在所述活动轴(5)的中间段上，左右臂均为长方体臂，长方体臂正反面距离轴心相等位置处分别设有圆形槽，形状记忆合金弹簧(6)的另一端和恢复弹簧(13)的另一端均伸入定位在所述圆形槽内。

3.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金与电磁联合驱动的旋转驱动器，其特征在于：所述支撑盘(12)通过下端面左右两端的凸出结构固定在底座(11)上方，所述壳体(16)下端通过螺钉II(8)与支撑盘(12)和底座(11)固定。

4.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金与电磁联合驱动的旋转驱动器，其特征在于：所述活动轴(5)下端通过轴承II(7)与底座(11)相连，轴用弹性挡圈I(10)安装于活动轴(5)下端的轴槽内，轴承II(7)外侧通过轴承端盖II(9)固定，轴承端盖II(9)通过螺钉I(1)固定于底座(11)下端。

5.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金与电磁联合驱动的旋转驱动器，其特征在于：所述壳体(16)上端通过轴承I(17)与转子(3)上端输出轴连接，转子(3)上端轴槽内安装有轴用弹性挡圈II(18)，利用螺钉I(1)将轴承端盖I(2)固定在壳体(16)最上端。

6.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金与电磁联合驱动的旋转驱动器，其特征在于：所述电磁铁(15)设计成长方体结构，其中最外侧面与转子(3)环面接近处设计成圆弧面，以增大电磁铁(15)与转子(3)之间的电磁力。

7.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金与电磁联合驱动的旋转驱动器，其特征在于：所述壳体(16)为U型结构。

8.一种形状记忆合金与电磁联合驱动的旋转驱动器的驱动方法，其特征在于：其采用权利要求1-7任意一项所述一种形状记忆合金与电磁联合驱动的旋转驱动器，其驱动方法如下：

初始状态时，两个形状记忆合金弹簧(6-1,6-2)和两个恢复弹簧(13-1,13-2)在四个螺纹杆(14)的预紧力下处于压缩状态，活动轴(5)在形状记忆合金弹簧(6-1,6-2)和恢复弹簧(13-1,13-2)的弹性力下处于平衡状态，活动轴(5)、磁铁座(4)、电磁铁(15)和转子(3)的转角为0，且电磁铁(15)和转子(3)之间不存在电磁力作用；

通电状态时，给两个形状记忆合金弹簧(6-1,6-2)提供幅值为U1的三角波信号，该三角波信号特点是前T/2周期幅值上升，T/2-3T/4幅值快速下降到0，最后T/4周期为0电压信号，给电磁铁(15)提供幅值为U2的方波信号；

在0～T/2前半个时间周期内，两形状记忆合金弹簧(6-1,6-2)随时间的增加而发生伸长变形，变形量驱使活动轴(5)沿顺时针转过α角，与此同时，由于八个电磁铁(15)在方波信号的作用下产生了电磁力，电磁力紧紧吸住转子(3)下端筒状中空结构，转子(3)随活动轴(5)转动，在时间为T/2时，转子(3)顺时针转过α角；

在T/2～T后半个时间周期内，两形状记忆合金弹簧(6-1,6-2)电压逐渐减小，在3T/4时减小到0，从3T/4～T电压一直保持0不变，两个形状记忆合金弹簧(6-1,6-2)变形不断收缩，活动轴(5)在两恢复弹簧(13-1,13-2)弹力作用下反方向转动，直到恢复至初始0转角状态，由于电磁铁(15)在T/2～T时信号幅值为0，故电磁力为0，转子(3)不随活动轴(5)和电磁铁(15)发生转动，转子(3)保持在α角的位置；

因此，在一个周期T内，活动轴(5)和电磁铁(15)的最终转角为0，而转子(3)的转角为α，故在连续周期信号的作用下，转子(3)实现连续转动。