[发明专利]基于铰链四杆机构的超磁致伸缩步进电机

摘要

本发明公开了一种基于铰链四杆机构的超磁致伸缩步进电机，包括输出轴，由转子、超磁致伸缩驱动器、杠杆、连杆、定子和离合器组成的旋转驱动装置，轴承，壳体和端盖。电机采用多个由转子、超磁致伸缩驱动器、杠杆、连杆、定子和离合器组成的旋转驱动装置，利用壳体、杠杆、连杆和转子组成的铰链四杆机构将超磁致伸缩驱动器直线位移输出放大后驱动转子旋转，同时依靠离合器依次循环动作输出转子的旋转。相比于传统的超磁致伸缩驱动电机，本发明具有输出转矩大、效率高、运行平稳、噪音低和能够实现正反两个方向任意角度转动的优点，推动了超磁致伸缩步进电机在精密机械驱动领域更加广泛的应用。

主权项

一种基于铰链四杆机构的超磁致伸缩步进电机，其特征在于：包括输出轴，由转子、超磁致伸缩驱动器、杠杆、连杆、定子和离合器组成的旋转驱动装置，轴承，壳体和端盖；旋转装置中转子和定子同轴，转子和离合器为同轴固定连接，超磁致伸缩驱动器可输出长度方向的伸缩运动，超磁致伸缩驱动器一端和定子固定连接、另一端和杠杆一端形成转动副连接，杠杆和定子之间通过定子内圈凸出的支架形成转动副连接，杠杆支点到与超磁致伸缩驱动器连接一端的距离小于到与连杆连接一端的距离，杠杆另一端和连杆形成转动副连接，连杆另一端和转子以转动副形式连接，连杆和转子连接点所对应的转子半径与连杆之间所成的角度为钝角，连杆和杠杆之间所成的角度也为钝角，磁致伸缩器的长度方向和其与定子连接点所在半径的方向相同，多个超磁致伸缩驱动器、杠杆和连杆关于转子中心对称均匀分布；旋转驱动装置的定子和壳体之间为固定连接，旋转驱动装置的转子和输出轴为同轴关系，旋转驱动装置的离合器和输出轴为同轴关系，离合器在抱紧状态下旋转驱动装置和输出轴之间为过盈配合，离合器在松开状态下输出轴和旋转驱动装置为间隙配合；输出轴通过轴承和壳体之间形成转动副连接，端盖和壳体之间为可拆卸固定连接，所述超磁致伸缩驱动器由超磁致伸缩棒和驱动线圈组成，在驱动线圈产生的变化磁场作用下，超磁致伸缩棒会产生沿长度方向的伸缩运动，连杆和杠杆之间、连杆和转子之间、杠杆和超磁致伸缩驱动器之间以及杠杆和定子之间的转动副连接以滑动轴承实现，当在第一个旋转驱动装置中关于转子中心对称均匀分布的多个超磁致伸缩驱动器的线圈中施加驱动电流并且离合器抱紧输出轴时，由于磁致伸缩电效应超磁致伸缩驱动器产生长度方向的伸长变形，从而在杠杆的位移放大作用下推动连杆带动转子和输出轴进行旋转，当第一个旋转驱动装置中超磁致伸缩驱动器的伸长形变达到最大时，断开第一个旋转驱动装置的驱动电流并且松开离合器的同时在第二个旋转驱动装置中关于转子中心对称均匀分布的多个超磁致伸缩驱动器中施加驱动电流与第一个旋转驱动装置以相同或相反方向的转矩继续驱动输出轴转动，第一个旋转驱动装置则在超磁致伸缩棒的弹性回复力作用下恢复到原来的形状，第二个旋转驱动装置完成一个有限转角的旋转驱动后同样由后面的旋转驱动装置进行方向相同方式的步进驱动，最后一个旋转驱动装置完成步进驱动后继续从第一个旋转驱动装置循环，以此来实现步进电机在一个方向任意角度的旋转。