基于永磁體和電磁體相互作用的位移驅動裝置及其組合制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種基于永磁體和電磁體相互作用的位移驅動裝置及其組合，包括產生相互作用力的驅動部件和運動發動部件，以及設置在驅動部件和運動發動部件之間用于約束運動發動部件位移方向的導向部件，其中，驅動部件為固定電磁鐵或固定永磁鐵，所述運動發動部件為移動永磁鐵或移動電磁鐵。本發明專利技術直接實現了基于磁極偏轉而產生的直線往復平動或轉動運動，運動驅動直接，機構簡單，剛性好；容易實現大行程；也容易實現微行程；驅動位移精確；運動力、位移大小和精度可以通過精確施加磁場或電流的強度來控制，控制簡單、方便；將磁場直接用于驅動，電磁場與永磁場復合作用產生較大的驅動磁場，使機構的驅動力大，驅動響應快，效率高。

【技術實現步驟摘要】
基于永磁體和電磁體相互作用的位移驅動裝置
本專利技術涉及一種平/轉動驅動
，具體是一種基于永磁體和電磁體相互作用的位移驅動裝置。
技術介紹
近些年來電、磁致伸縮材料領域發展迅速，產生了如巨磁致伸縮材料、壓電陶瓷以及磁致伸縮形狀記憶合金等新型的可用于精密驅動器、傳感器和直線電機研制的機敏材料，這些材料具有能量密度大，輸出功率高，伸縮形變精確等優點，但是基于機敏材料的驅動普遍存在運動位移小，驅動激勵環節多，組成部件多，可靠性差等缺點。因此，基于機敏材料的伸縮機構不適合小體積高能大行程驅動應用領域。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術中存在的上述不足，提供了一種基于永磁體和電磁體相互作用的位移驅動裝置及其組合。本專利技術可電磁激勵作用下產生磁極偏轉而使轉/擺動直接產生平動位移或驅動力；所產生平/轉動位移和力的大小可控，特別是易于產生瞬間大形變體積比和大的輸出力體積比驅動。本專利技術是通過以下技術方案實現的。一種基于永磁體和電磁體相互作用的位移驅動裝置，包括產生相互作用力的驅動部件和運動發動部件，以及設置在驅動部件和運動發動部件之間用于約束運動發動部件位移方向的導向部件。所述驅動部件為固定電磁鐵或固定永磁鐵，其豎直放置并產生豎直的磁極方向，所述運動發動部件為移動永磁鐵或移動電磁鐵，其水平放置并產生水平的磁極方向，所述導向部件包括定子和動子，其中，定子與驅動部件的一個磁極端面固連，動子與運動發動部件的側壁固連，所述導向部件水平設置在驅動部件和運動發動部件之間。所述基于永磁體和電磁體相互作用的位移驅動裝置，還包括異形輪廓體，所述異形輪廓體與運動發動部件剛性連接隨動。所述驅動部件為固定電磁鐵或固定永磁鐵，其豎直放置并產生豎直的磁極方向，所述運動發動部件為移動永磁鐵或移動電磁鐵，其水平放置并產生水平的磁極方向，所述導向部件包括定子和動子，其中，動子與運動發動部件的側壁固連，定子連同運動發動部件與驅動部件呈θ角固連，0＜θ＜180度，所述導向部件呈θ角設置在驅動部件和運動發動部件之間。所述導向部件為圓形導向部件，所述圓形導向部件連同運動發動部件與驅動部件呈θ角固連，0≤θ＜180度。所述運動發動部件為若干個移動永磁鐵組合而成。一種基于永磁體和電磁體相互作用的位移驅動裝置組合而成的多軸工作運動平臺，包括若干相互連接的用于實現x、y和/或z軸平動的驅動裝置以及用于實現α、β和/或γ方向轉動的驅動裝置。所述用于實現x、y和/或z軸平動的驅動裝置為：包括產生相互作用力的驅動部件和運動發動部件，以及設置在驅動部件和運動發動部件之間用于約束運動發動部件位移方向的導向部件；其中，所述驅動部件為固定電磁鐵或固定永磁鐵，其豎直放置并產生豎直的磁極方向，所述運動發動部件為移動永磁鐵或移動電磁鐵，其水平放置并產生水平的磁極方向，所述導向部件包括定子和動子，其中，定子與驅動部件的一個磁極端面固連，動子與運動發動部件的側壁固連，所述導向部件水平設置在驅動部件和運動發動部件之間；或所述運動發動部件為移動永磁鐵或移動電磁鐵，其水平放置并產生水平的磁極方向，所述導向部件包括定子和動子，其中，動子與運動發動部件的側壁固連，定子連同運動發動部件與驅動部件呈θ角固連，0＜θ＜180度，所述導向部件呈θ角設置在驅動部件和運動發動部件之間。所述用于實現x、y和/或z軸平動的驅動裝置還包括異形輪廓體，所述異形輪廓體與運動發動部件剛性連接隨動。所述用于實現α、β和/或γ方向轉動的驅動裝置為：包括產生相互作用力的驅動部件和運動發動部件，以及設置在驅動部件和運動發動部件之間用于約束運動發動部件位移方向的導向部件；其中，所述導向部件為圓形導向部件，所述圓形導向部件連同運動發動部件與驅動部件呈θ角固連，0≤θ＜180度；所述運動發動部件由若干個移動永磁鐵組合而成。本專利技術機理，是由于作為驅動的電磁力或永磁力作用于作為運動發動部件的移動永磁鐵或移動電磁鐵時，異性磁極吸引靠近，同性磁極排斥遠離。因此，當驅動部件固定不動時，驅動部件的電磁力或永磁力將使其上的運動發動部件磁極偏轉，此時由于在驅動部件和運動發動部件之間設有使運動發動部件只能在一個方向上運動的導向部件，運動發動部件只能產生導向部件的引導方向的運動。根據磁場間相互作用原理，當作為運動發動部件的移動永磁鐵或移動電磁鐵的磁場與作為驅動部件的固定永磁鐵或固定電磁鐵所產生磁場不一致時，如果驅動部件的磁場足夠強，運動發動部件將向與驅動部件磁極一致的方向發生偏轉或移動，直至運動發動部件的磁場方向與驅動部件的磁場方向一致的位置上時偏轉或移動停止。因此，如果在驅動部件激勵前，運動發動部件的磁場方向與驅動部件所產生的磁場方向不一致，那么運動發動部件的磁極方向在電磁場作用下將發生向驅動部件磁極方向的偏轉。但是，由于驅動部件固定，運動發動部件因此受到導向部件的約束，該運動發動部件磁極擺動的磁場力只能輸出到導向部件導向運動方向上，從而推動運動發動部件在導向部件導向的方向上移動。這樣就可以達到一種驅動部件豎直方向施加磁場力給運動發動部件，運動發動部件在導向部件導向的方向上移動的效果。并且該移動位移的大小可以通過控制在作為驅動部件的固定電磁鐵中施加的電流強度即產生的電磁場強度及施加電流方向或固定永磁鐵的磁場力強度進行控制。同理，對電磁鐵加反向電流，產生與之前的相反方向的磁極即相反的電磁力，那么之前遠離驅動部件的運動發動部件的極端將被吸引而向靠近驅動部件的方向運動，同時，之前吸附在驅動部件端面的運動發動部件的極端將受斥力而向遠離驅動部件的方向運動。這樣，通過控制驅動部件磁場強度，可使運動發動部件發生與之前相反的水平運動，直至磁極重合位置時停止。這樣，經過對作為驅動部件施加一定強度的正反向電流或磁場，運動發動部件可以發生在水平方向上往復運動。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點：1、直接實現了基于磁極偏轉而產生的直線往復平動或轉動運動，運動驅動直接，機構簡單，剛性好；2、容易實現大行程；也容易實現微行程；驅動位移精確；3、運動力、位移大小和精度可以通過精確施加磁場或電流的強度來控制，控制簡單、方便；4、將磁場直接用于驅動，電磁場與永磁場復合作用產生較大的驅動磁場，使機構的驅動力大，驅動響應快，效率高。本專利技術的機構可用于研制要求驅動部件極少，體積和重量微小，產生較大位移、高精度往復驅動和多自由度驅動功能的裝置。附圖說明圖1為本專利技術實施例1示意圖；圖2為本專利技術實施例2示意圖；圖3為本專利技術實施例3示意圖；圖4為本專利技術實施例4示意圖；圖5為本專利技術實施例5示意圖；圖6為本專利技術實施例6示意圖；圖中，1為驅動部件，2為運動發動部件，3為導向部件，4為固定永磁鐵，5為移動電磁鐵，6為異形輪廓體，11、12、13分別為用于實現x\y\z三軸平動的驅動裝置，14、15分別為用于實現α/β方向轉動的驅動裝置。具體實施方式下面對本專利技術的實施例作詳細說明：本實施例在以本專利技術技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本專利技術的保護范圍不限于下述的實施例。實施例1本實施例包括：產生相互作用力的驅動部件1和運動發動部件2，以及設置在驅動部件1和運動發動部件2之間用于約束運動發動部件2位移方向的導向部件3。如圖1所示，在本實施例中，上述驅動部件1為固定電磁鐵，上述本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于永磁體和電磁體相互作用的位移驅動裝置，其特征在于，包括產生相互作用力的驅動部件和運動發動部件，以及設置在驅動部件和運動發動部件之間用于約束運動發動部件位移方向的導向部件。

【技術特征摘要】
1.一種基于永磁體和電磁體相互作用的位移驅動裝置，其特征在于，包括產生相互作用力的驅動部件和運動發動部件，以及設置在驅動部件和運動發動部件之間用于約束運動發動部件位移方向的導向部件；所述導向部件包括定子和動子，其中，定子與驅動部件的一個磁極端面固連，動子與運動發動部件的側壁固連；所述驅動部件為固定電磁鐵或固定永磁鐵，其豎直放置并產生豎直的磁極方向，所述運動發動部件為移動永磁鐵或移動電磁鐵，其水平放置并產生水平的磁極方向；所述驅動部件相對固定，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊斌堂，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：