[发明专利]一种永磁控制式二自由度磁流变液压电驱动器

说明书

本发明涉及一种永磁控制式二自由度磁流变液压电驱动器，属压电精密驱动技术领域。顶部移动体底部装有直线导轨，驱动机构固定于直线导轨的滑块上，顶部移动体两侧底部装有滑块，直线导轨固定于两侧支撑块顶部，两侧支撑块与底部壳体和前后支撑块连接；摩擦块固定于驱动机构底部，浸置于磁流变液中，磁流变液置于磁流变液壳体中，磁流变液壳体由支撑块支撑，内部粘有密封条，支撑块固定于底部壳体；两侧支撑块、前后支撑块均装有调节块，调节块端部、底部壳体均粘有永磁块。优势特色：驱动器运行时主要摩擦形式为固体‑液体/固体‑类固体摩擦，摩擦、磨损小，驱动器可靠性高；驱动器可实现二自由度运动；摩擦可通过调节块的竖直位置进行调节，易于控制。

技术领域：

本发明属于压电精密驱动技术领域，具体涉及一种永磁控制式二自由度磁流变液压电驱动器。

背景技术：

近年来随着微纳米技术的迅猛发展，压电惯性驱动器在超精密微细加工与测量技术、微机电系统、纳米科技、半导体制造、现代医学与生物遗产工程、航空航天技术等领域存在广泛的应用。现今的压电惯性驱动器通过惯性力和摩擦力的配合实现驱动，而摩擦形式为固体-固体摩擦，固体-固体摩擦与接触表面微观结构、表面磨损情况有关，是一种复杂、不可预测的能量损耗形式，因此，固体-固体摩擦会影响驱动器整体性能。而磁流变液是一种智能型流体，在磁场作用下与宾汉流体类似，磁流变液中磁性颗粒形成磁链，流体粘度会明显增加，存在屈服应力，在应力达到屈服应力之前，磁流变液类似于固体，不会破坏磁链而产生流动，达到屈服应力之后，磁流变液中磁链将被破坏而产生流动，其屈服应力能通过磁场的改变精确控制。在压电精密驱动领域，磁流变液的引入所带来的固体-液体/固体-类固体的摩擦形式是一种十分新颖有效的技术手段，它使摩擦力适中且可调，磨损小，并能提高驱动器性能，扩大驱动器应用范围。

发明内容：

针对现有惯性压电驱动器固体-固体摩擦导致的摩擦、磨损大，可靠性不高，驱动能力有限等问题，本发明提出一种永磁控制式二自由度磁流变液压电驱动器。本发明采用的实施方案是：顶部移动体(a)的底部装有直线导轨一(e101)，直线导轨一(e101)上配有滑块一(e102)，滑块一(e102)上装有驱动机构(c)，顶部移动体(a)的两侧底部安装滑块二(e201)和滑块三(e301)，与滑块二(e201)和滑块三(e301)配合的直线导轨二(e202)和直线导轨三(e302)固定于侧支撑块一(g1)和侧支撑块二(g2)的顶部，侧支撑块一(g1)和侧支撑块二(g2)与底部壳体(k)和前支撑块(m1)和后支撑块(m2)连接；驱动机构(c)周向均布四个压电振子：压电振子一(d1)、压电振子二(d2)、压电振子三(d3)、压电振子四(d4)，压电振子一(d1)由压电晶片一(d102)，基板一(d101)和质量块一(d103)组成，压电振子二(d2)由压电晶片二(d202)，基板二(d201)和质量块二(d203)组成，压电振子三(d3)由压电晶片三(d302)，基板三(d301)和质量块三(d303)组成，压电振子四(d4)由压电晶片四(d402)，基板四(d401)和质量块四(d403)组成，压电振子一(d1)通过短夹持块一(b1)固定于驱动机构(c)，压电振子二(d2)通过短夹持块二(b2)固定于驱动机构(c)，压电振子三(d3)通过短夹持块三(b3)固定于驱动机构(c)，压电振子四(d4)通过短夹持块四(b4)固定于驱动机构(c)；摩擦块(i2)固定于驱动机构(c)的底部，浸置于磁流变液(i1)中，磁流变液(i1)置于磁流变液壳体(i3)中，磁流变液壳体(i3)内部靠近驱动机构(c)处粘有方形密封条(i5)，磁流变液壳体(i3)由支撑块(i4)支撑，支撑块(i4)固定于底部壳体(k)；侧支撑块一(g1)和侧支撑块二(g2)、前支撑块(m1)和后支撑块(m2)的四个侧面均装有横向布置、竖直距离可调的调节块一(h101)、调节块二(h201)、调节块三(h301)、调节块四(h401)；调节块一(h101)、调节块二(h201)、调节块三(h301)、调节块四(h401)伸入侧支撑块一(g1)和侧支撑块二(g2)、前支撑块(m1)和后支撑块(m2)内侧的端部粘有永磁块一(h102)、永磁块二(h202)、永磁块三(h302)、永磁块四(h402)，底部壳体(k)上亦粘有永磁块五(h103)、永磁块六(h203)、永磁块七(h303)、永磁块八(h403)，永磁块五(h103)位于支撑块(i4)左侧，永磁块六(h203)位于支撑块(i4)右侧，永磁块七(h303)位于支撑块(i4)后侧，永磁块八(h403)位于支撑块(i4)前侧。