[实用新型]一种基于GMM的宏微线性驱动器

说明书

本实用新型涉及一种基于GMM的宏微线性驱动器，包括壳体、永磁铁、磁轭1、紧固螺钉、微动线圈、GMM棒、输出杆、动子支架、固定基座、直线导轨、光栅、水冷管、微动线圈骨架、直线滚动轴承、滑杆、磁轭2、隔磁套筒、宏动线圈、限位槽；宏动线圈通电，产生的洛伦兹力，使动子在永磁铁提供的稳定磁场中沿轴向移动，获得宏位移，洛伦兹力的大小与导电材料中电流的大小成正比，通过控制电流来调整宏位移，宏动系统初次定位结束后处于静止状态，微动系统根据检测到的系统误差做补偿控制，实现二次定位，微动线圈中通入电流，在GMM棒周围产生稳定的磁场，GMM棒在磁场作用下沿轴向伸长，获得微位移，补偿宏运动的定位精度，从而实现整个运动的精确定位。

技术领域

本实用新型涉及精密定位领域，具体是一种基于GMM的宏微线性驱动器。

背景技术

具有高精度、大行程的超精密进给系统在现代尖端工业生产和科学研究领域内占有极其重要的地位，它可以大大提高超精密机床的加工精度，对提高我国国民经济发展、缩短我国与发达国家在超精密加工、检测领域的差距，加快国防工业现代化建设具有重要意义。超磁致伸缩驱动器(GiantMagnetostrictiveActuator，GMA)是基于磁致伸缩正效应以超磁致伸缩材料(GiantMagnetostrictiveMaterial， GMM)为核心驱动元件，将电磁能转换为机械能的微位移输出装置。其不仅克服了传统位移驱动装置的缺点，而且较高的磁机转换效率也是其他功能材料所无法比拟的。凭借其输出力大、工作频率宽(0～100KHz)、微秒级的响应速度、可实现高精度控制等优异特性。但是由于超磁致伸缩材料的自身性能原因，造成超磁致伸缩驱动器的最大驱动行程小，一般小于0.2mm，远远达不到大行程的要求。

将永磁铁驱动技术应用于GMA设计，得到一种新型的大行程宏微驱动器，把宏动运动和微动运动集合在一起，既能满足精密定位的性能还能满足大行程的性能，从而提升驱动器整体性能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于GMM的宏微线性驱动器，以进一步提高 GMA的工作行程，拓宽其应用领域，并降低GMM固有的磁滞特性、涡流特性所引起的温变对GMA输出精度的影响。

宏微复合驱动平台的基本理念是利用小行程、高精度的微运动平台补偿大行程、粗精度的宏运动平台的运动误差，最终实现大行程、高精度的宏微复合运动。

本实用新型为了实现采用如下技术方案：

一种基于GMM的宏微线性驱动器，具体产品包括壳体(1)、永磁铁(2)、磁轭1(3)、紧固螺钉(4)、微动线圈(5)、GMM棒(6)、输出杆(7)、动子支架(8)、固定基座(9)、直线导轨(10)、光栅(11)、水冷管(12)、微动线圈骨架(13)、直线滚动轴承(14)、滑杆(15)、磁轭2(16)、隔磁套筒(17)、宏动线圈(18)、限位槽(19)，所述壳体(1)固定在固定基座(9)一侧，永磁铁(2)嵌于壳体(1)内侧，组成定子部分，磁轭1(3)通过紧固螺钉(4)固定在动子支架(8)，宏动线圈(18)包裹着水冷管(12)置于磁轭1(3)和永磁铁(2)一端的夹层中，磁轭1(3)内部由内向外依次包裹的GMM棒(6)、微动线圈骨架(13)、微动线圈(5)、磁轭2(16)组成微动结构，微动结构嵌入安装在中心部分，与隔磁套筒(17)、磁轭1(3)、宏动线圈(18)组成动子部分，输出杆(7)和滑杆(15)位于轴心两侧，动子支架(8)通过直线导轨(10) 安装在固定基座(9)上，并且通过限位槽(19)限制行程，在动子支架(8)和固定基座(9)得同一侧装有光栅(11)用以测量位移。控制器会设定一个阈值，阈值为30μm，当输入位移信息后，控制器会启动宏微判断，当输入值小于阈值，启动微动部分运动，微动光栅尺实时进行位置反馈，形成闭环控制运动；当输入值大于阈值，控制器根据预定的控制算法控制宏动部分运动，宏动光栅尺实时反馈位置信息，控制器将反馈值与输入值求差，与阈值进行比较，若到达微动系统可以补偿的范围时，启动微动系统进行补偿，直到实现目标位置。