基于Terfenol-D薄片的慣性沖擊直線驅(qū)動器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及驅(qū)動器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于Terfenol-D薄片的慣性沖擊直線驅(qū)動器。
【背景技術(shù)】
[0002]慣性沖擊直線驅(qū)動器是指在鋸齒波驅(qū)動信號的作用下，利用慣性沖擊力和摩擦力的組合來實現(xiàn)精密直線位移的一種驅(qū)動機構(gòu)?，F(xiàn)有的慣性沖擊直線驅(qū)動器普遍采用壓電材料為驅(qū)動元件，具有體積小、成本低、運動行程大等特點，并在精密驅(qū)動領(lǐng)域獲得了初步應(yīng)用。但是，壓電式慣性沖擊直線驅(qū)動方式為電壓信號驅(qū)動，在驅(qū)動器運動過程中，移動體需要拖曳線纜提供電能，供電線纜的自重和振動會對驅(qū)動器的運動精度會產(chǎn)生較大影響；另夕卜，壓電材料存在形變量小、出力小的不足，使得壓電式慣性沖擊直線驅(qū)動器在移動速度和負載能力方面不夠理想。
[0003]稀土超磁致伸縮材料是一種利用磁場驅(qū)動的新型功能材料。作為稀土超磁致伸縮功能材料的典型代表，Terfenol-D是將稀土元素鋪(Tb)、鏑(Dy)和金屬元素鐵(Fe)按一定比例制備而成的一種新型磁致伸縮合金，具有大應(yīng)變、高精度、輸出力大、響應(yīng)快速及可靠性高等優(yōu)勢，是構(gòu)造精密驅(qū)動器的理想材料。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，利用Terfenol-D材料的慣性沖擊直線驅(qū)動器，磁性線圈大多與驅(qū)動塊直接接觸，供電電纜的振動影響了驅(qū)動塊的運動精度，驅(qū)動器的可靠性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于:提供一種能雙向驅(qū)動和持續(xù)移動的、無需拖曳線纜的、基于Terfenol-D薄片的慣性沖擊直線驅(qū)動器。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種基于Terfenol-D薄片的慣性沖擊直線驅(qū)動器，包括線圈、驅(qū)動塊和筒體，所述線圈纏繞在筒體外周面，驅(qū)動塊設(shè)置在筒體內(nèi)部，驅(qū)動塊與筒體滑動配合；所述驅(qū)動器還包括兩塊彈性片和若干Terfenol-D薄片，所述兩塊彈性片相對設(shè)置，彈性片的一端固定在驅(qū)動塊上，彈性片的另一端固定連接有配重塊；所述Terfenol-D薄片間隔粘貼在兩塊彈性片的外側(cè)面，Terfenol-D薄片的最大磁致伸縮方向一致，并且與彈性片的長度方向一致；所述線圈通入的電流為鋸齒波形電流；所述筒體、驅(qū)動塊、配重塊和彈性片均采用非導(dǎo)磁材料。
[0007]上述方案中，所述彈性片為矩形薄片，矩形薄片的長寬比為6:1，厚度為0.8?Imm0
[0008]上述方案中，所述配重塊為圓柱體，所述線圈、筒體、驅(qū)動塊和配重塊的軸向中心線均重合。
[0009]上述方案中，所述驅(qū)動塊的質(zhì)量與配重塊的質(zhì)量之比為5:1。
[0010]上述方案中，所述驅(qū)動塊的長度與彈性片的長度之比為3:2。
[0011]上述方案中，所述Terfenol-D薄片的厚度為0.3?0.5mm，伸縮方向的長度不大于3mm，兩片Terfenol-D薄片之間的間隙不小于1mm。
[0012]本發(fā)明中，線圈中通入的鋸齒波電流為緩升快降的電流或者快升緩降的電流。
[0013]本發(fā)明的工作原理是:線圈通入如圖4所示的緩升快降的鋸齒波電流，隨著電流的緩慢增大，Terfenol-D薄片緩慢伸長，并帶動兩彈性片對稱地向外緩慢彎曲，彈性片的彎曲度隨Terfenol-D薄片的伸長量增加而增大，Terfenol-D薄片的伸長量隨線圈的磁場強度增大而增加，如圖6所示；彈性片的彎曲帶動配重塊緩慢向左移動，由于驅(qū)動塊與筒體內(nèi)表面之間存在摩擦力，驅(qū)動塊保持不動；當(dāng)電流緩慢增大到最大值后快速減小至零，Terfenol-D薄片迅速變短，帶動彈性片迅速復(fù)原，配重塊隨之迅速向右移動，由于驅(qū)動塊外周面與筒體內(nèi)周面之間的摩擦力不足以克服慣性沖擊力，驅(qū)動塊向左移動一小步；當(dāng)線圈中持續(xù)通入如圖4所示的緩升快降的鋸齒波電流時，驅(qū)動塊持續(xù)向左移動?；谙嗤脑?，當(dāng)線圈通入如圖5所示的快升緩降的電流時，驅(qū)動塊向右移動。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:1、線圈不與驅(qū)動塊直接接觸，而是纏繞在圓筒外部，供電線纜的振動不會影響驅(qū)動塊的運動精度，從而提高了驅(qū)動器的運動精度和可靠性；2、當(dāng)線圈中持續(xù)通入鋸齒波電流時，驅(qū)動塊可持續(xù)移動，驅(qū)動行程大；3、本發(fā)明的響應(yīng)速度塊，且可實現(xiàn)雙向驅(qū)動。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明一個具體實施例的俯視剖視圖。
[0016]圖2為本實施例的正視剖視圖。
[0017]圖3為Terfenol-D薄片和彈性片的連接示意圖。
[0018]圖4為緩升快降的鋸齒波電流。
[0019]圖5為快升緩降的鋸齒波電流。
[0020]圖6為本實施例的運動示意圖。
[0021]其中:1、線圈；2、筒體；3、驅(qū)動塊；4、彈性片；5、Terfenol-D薄片；6、配重塊。
【具體實施方式】
[0022]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步地說明。
[0023]如圖1和圖2所示的基于Terfenol-D薄片的慣性沖擊直線驅(qū)動器，包括線圈1、筒體2和驅(qū)動塊3，線圈I纏繞在筒體2外周面；驅(qū)動塊3設(shè)置在筒體2內(nèi)部，驅(qū)動塊3與筒體2滑動配合；所述驅(qū)動器還包括兩塊彈性片4和若干Terfenol-D薄片5，所述兩塊彈性片4相對設(shè)置，彈性片4的一端固定在驅(qū)動塊3上，彈性片4的另一端固定連接有配重塊6 ;所述Terfenol-D薄片5間隔粘貼在兩塊彈性片4的外側(cè)面，Terfenol-D薄片5的最大磁致伸縮方向一致，并且與彈性片4的長度方向一致，如圖3所示；線圈I通入的電流為鋸齒波形電流；筒體2、驅(qū)動塊3、配重塊6和彈性片4均采用非導(dǎo)磁材料。
[0024]優(yōu)選地，所述彈性片4為矩形薄片，矩形薄片的長寬比為6:1，厚度為0.8?1mm。
[0025]優(yōu)選地，所述配重塊6為圓柱體，所述線圈1、筒體2、驅(qū)動塊3和配重塊6的軸向中心線均重合。
[0026]優(yōu)選地，所述驅(qū)動塊3的質(zhì)量與配重塊6的質(zhì)量之比為5:1。
[0027]優(yōu)選地，所述驅(qū)動塊3的長度與彈性片4的長度之比為3:2。
[0028]優(yōu)選地，所述Terfenol-D薄片5的厚度為0.3?0.5mm,伸縮方向的長度不大于3mm，兩片Terfenol-D薄片5之間的間隙不小于1mm。
[0029]本發(fā)明中，當(dāng)驅(qū)動塊3與筒體2為同種非導(dǎo)磁材料制成、驅(qū)動塊3與筒體2滑動配合，且配重塊6的質(zhì)量與驅(qū)動塊3的質(zhì)量之比1:5，驅(qū)動塊3的長度與彈性片4的長度之比為3:2時，本發(fā)明的驅(qū)動效果最佳。
【主權(quán)項】
1.一種基于Terfenol-D薄片的慣性沖擊直線驅(qū)動器，包括線圈、驅(qū)動塊和筒體，其特征在于，所述線圈纏繞在筒體外周面，驅(qū)動塊設(shè)置在筒體內(nèi)部，驅(qū)動塊與筒體滑動配合；所述驅(qū)動器還包括兩塊彈性片和若干Terfenol-D薄片，所述兩塊彈性片相對設(shè)置，彈性片的一端固定在驅(qū)動塊上，彈性片的另一端固定連接有配重塊；所述Terfenol-D薄片間隔粘貼在兩塊彈性片的外側(cè)面，Terfenol-D薄片的最大磁致伸縮方向一致，并且與彈性片的長度方向一致；所述線圈通入的電流為鋸齒波形電流；所述筒體、驅(qū)動塊、配重塊和彈性片均采用非導(dǎo)磁材料。2.如權(quán)利要求1所述的基于Terfenol-D薄片的慣性沖擊直線驅(qū)動器，其特征在于，所述彈性片為矩形薄片，矩形薄片的長寬比為6:1，厚度為0.8~lmm。3.如權(quán)利要求1所述的基于Terfenol-D薄片的慣性沖擊直線驅(qū)動器，其特征在于，所述配重塊為圓柱體，所述線圈、筒體、驅(qū)動塊和配重塊的軸向中心線均重合。4.如權(quán)利要求1所述的基于Terfenol-D薄片的慣性沖擊直線驅(qū)動器，其特征在于，所述驅(qū)動塊的質(zhì)量與配重塊的質(zhì)量之比為5:1。5.如權(quán)利要求1所述的基于Terfenol-D薄片的慣性沖擊直線驅(qū)動器，其特征在于，所述驅(qū)動塊的長度與彈性片的長度之比為3:2。6.如權(quán)利要求1所述的基于Terfenol-D薄片的慣性沖擊直線驅(qū)動器，其特征在于，所述Terfenol-D薄片厚度為0.3-0.5_，伸縮方向的長度不大于3_，兩片Terfenol-D薄片之間的間隙不小于Imm0
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Terfenol-D薄片的慣性沖擊直線驅(qū)動器，包括線圈、驅(qū)動塊和兩端開口的筒體；線圈纏繞在筒體外周面，線圈通入鋸齒波電流；驅(qū)動塊設(shè)置在筒體內(nèi)部，驅(qū)動塊與筒體滑動配合；驅(qū)動器還包括兩塊彈性片和若干Terfenol-D薄片，兩塊彈性片相對設(shè)置，彈性片的一端固定在驅(qū)動塊上，彈性片的另一端固定連接有配重塊；所述Terfenol-D薄片間隔粘貼在兩塊彈性片的外側(cè)面，Terfenol-D薄片的最大磁致伸縮方向一致，并且與彈性片的長度方向一致，筒體、驅(qū)動塊、配重塊和彈性片均采用非導(dǎo)磁材料。本發(fā)明避免了供電電纜振動對運動精度的影響，提高了驅(qū)動器的可靠性；可實現(xiàn)雙向驅(qū)動，驅(qū)動行程大。
【IPC分類】H02N2/02
【公開號】CN105119519
【申請?zhí)枴緾N201510556604
【發(fā)明人】盧全國, 舒亮, 陶珍, 趙冉, 王歡
【申請人】南昌工程學(xué)院
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月2日