基于永磁体和电磁体相互作用的位移驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于永磁体和电磁体相互作用的位移驱动装置，包括产生相互作用力的驱动部件和运动发动部件，以及设置在驱动部件和运动发动部件之间用于约束运动发动部件位移方向的导向部件，其中，驱动部件为固定电磁铁或固定永磁铁，所述运动发动部件为移动永磁铁或移动电磁铁。本发明专利技术直接实现了基于磁极偏转而产生的直线往复平动或转动运动，运动驱动直接，机构简单，刚性好；容易实现大行程；也容易实现微行程；驱动位移精确；运动力、位移大小和精度可以通过精确施加磁场或电流的强度来控制，控制简单、方便；将磁场直接用于驱动，电磁场与永磁场复合作用产生较大的驱动磁场，使机构的驱动力大，驱动响应快，效率高。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为201210393968.6，申请日为2012.10.17，专利技术名称为《基于永磁体和电磁体相互作用的位移驱动装置及其组合》的分案申请。
本专利技术涉及一种平/转动驱动
，具体是一种基于永磁体和电磁体相互作用的位移驱动装置。
技术介绍
近些年来电、磁致伸缩材料领域发展迅速，产生了如巨磁致伸缩材料、压电陶瓷以及磁致伸缩形状记忆合金等新型的可用于精密驱动器、传感器和直线电机研制的机敏材料，这些材料具有能量密度大，输出功率高，伸缩形变精确等优点，但是基于机敏材料的驱动普遍存在运动位移小，驱动激励环节多，组成部件多，可靠性差等缺点。因此，基于机敏材料的伸缩机构不适合小体积高能大行程驱动应用领域。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种基于永磁体和电磁体相互作用的位移驱动装置及其组合。本专利技术可电磁激励作用下产生磁极偏转而使转/摆动直接产生平动位移或驱动力；所产生平/转动位移和力的大小可控，特别是易于产生瞬间大形变体积比和大的输出力体积比驱动。本专利技术是通过以下技术方案实现的。一种基于永磁体和电磁体相互作用的位移驱动装置，包括产生相互作用力的驱动部件和运动发动部件，以及设置在驱动部件和运动发动部件之间用于约束运动发动部件位移方向的导向部件。所述驱动部件为固定电磁铁或固定永磁铁，其竖直放置并产生竖直的磁极方向，所述运动发动部件为移动永磁铁或移动电磁铁，其水平放置并产生水平的磁极方向，所述导向部件包括定子和动子，其中，定子与驱动部件的一个磁极端面固连，动子与运动发动部件的侧壁固连，所述导向部件水平设置在驱动部件和运动发动部件之间。所述基于永磁体和电磁体相互作用的位移驱动装置，还包括异形轮廓体，所述异形轮廓体与运动发动部件刚性连接随动。所述驱动部件为固定电磁铁或固定永磁铁，其竖直放置并产生竖直的磁极方向，所述运动发动部件为移动永磁铁或移动电磁铁，其水平放置并产生水平的磁极方向，所述导向部件包括定子和动子，其中，动子与运动发动部件的侧壁固连，定子连同运动发动部件与驱动部件呈θ角固连，0＜θ＜180度，所述导向部件呈θ角设置在驱动部件和运动发动部件之间。所述导向部件为圆形导向部件，所述圆形导向部件连同运动发动部件与驱动部件呈θ角固连，0≤θ＜180度。所述运动发动部件为若干个移动永磁铁组合而成。一种基于永磁体和电磁体相互作用的位移驱动装置组合而成的多轴工作运动平台，包括若干相互连接的用于实现x、y和/或z轴平动的驱动装置以及用于实现α、β和/或γ方向转动的驱动装置。所述用于实现x、y和/或z轴平动的驱动装置为：包括产生相互作用力的驱动部件和运动发动部件，以及设置在驱动部件和运动发动部件之间用于约束运动发动部件位移方向的导向部件；其中，所述驱动部件为固定电磁铁或固定永磁铁，其竖直放置并产生竖直的磁极方向，所述运动发动部件为移动永磁铁或移动电磁铁，其水平放置并产生水平的磁极方向，所述导向部件包括定子和动子，其中，定子与驱动部件的一个磁极端面固连，动子与运动发动部件的侧壁固连，所述导向部件水平设置在驱动部件和运动发动部件之间；或所述运动发动部件为移动永磁铁或移动电磁铁，其水平放置并产生水平的磁极方向，所述导向部件包括定子和动子，其中，动子与运动发动部件的侧壁固连，定子连同运动发动部件与驱动部件呈θ角固连，0＜θ＜180度，所述导向部件呈θ角设置在驱动部件和运动发动部件之间。所述用于实现x、y和/或z轴平动的驱动装置还包括异形轮廓体，所述异形轮廓体与运动发动部件刚性连接随动。所述用于实现α、β和/或γ方向转动的驱动装置为：包括产生相互作用力的驱动部件和运动发动部件，以及设置在驱动部件和运动发动部件之间用于约束运动发动部件位移方向的导向部件；其中，所述导向部件为圆形导向部件，所述圆形导向部件连同运动发动部件与驱动部件呈θ角固连，0≤θ＜180度；所述运动发动部件由若干个移动永磁铁组合而成。本专利技术机理，是由于作为驱动的电磁力或永磁力作用于作为运动发动部件的移动永磁铁或移动电磁铁时，异性磁极吸引靠近，同性磁极排斥远离。因此，当驱动部件固定不动时，驱动部件的电磁力或永磁力将使其上的运动发动部件磁极偏转，此时由于在驱动部件和运动发动部件之间设有使运动发动部件只能在一个方向上运动的导向部件，运动发动部件只能产生导向部件的引导方向的运动。根据磁场间相互作用原理，当作为运动发动部件的移动永磁铁或移动电磁铁的磁场与作为驱动部件的固定永磁铁或固定电磁铁所产生磁场不一致时，如果驱动部件的磁场足够强，运动发动部件将向与驱动部件磁极一致的方向发生偏转或移动，直至运动发动部件的磁场方向与驱动部件的磁场方向一致的位置上时偏转或移动停止。因此，如果在驱动部件激励前，运动发动部件的磁场方向与驱动部件所产生的磁场方向不一致，那么运动发动部件的磁极方向在电磁场作用下将发生向驱动部件磁极方向的偏转。但是，由于驱动部件固定，运动发动部件因此受到导向部件的约束，该运动发动部件磁极摆动的磁场力只能输出到导向部件导向运动方向上，从而推动运动发动部件在导向部件导向的方向上移动。这样就可以达到一种驱动部件竖直方向施加磁场力给运动发动部件，运动发动部件在导向部件导向的方向上移动的效果。并且该移动位移的大小可以通过控制在作为驱动部件的固定电磁铁中施加的电流强度即产生的电磁场强度及施加电流方向或固定永磁铁的磁场力强度进行控制。同理，对电磁铁加反向电流，产生与之前的相反方向的磁极即相反的电磁力，那么之前远离驱动部件的运动发动部件的极端将被吸引而向靠近驱动部件的方向运动，同时，之前吸附在驱动部件端面的运动发动部件的极端将受斥力而向远离驱动部件的方向运动。这样，通过控制驱动部件磁场强度，可使运动发动部件发生与之前相反的水平运动，直至磁极重合位置时停止。这样，经过对作为驱动部件施加一定强度的正反向电流或磁场，运动发动部件可以发生在水平方向上往复运动。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、直接实现了基于磁极偏转而产生的直线往复平动或转动运动，运动驱动直接，机构简单，刚性好；2、容易实现大行程；也容易实现微行程；驱动位移精确；3、运动力、位移大小和精度可以通过精确施加磁场或电流的强度来控制，控制简单、方便；4、将磁场直接用于驱动，电磁场与永磁场复合作用产生较大的驱动磁场，使机构的驱动力大，驱动响应快，效率高。本专利技术的机构可用于研制要求驱动部件极少，体积和重量微小，产生较大位移、高精度往复驱动和多自由度驱动功能的装置。附图说明图1为本专利技术实施例1示意图；图2为本专利技术实施例2示意图；图3为本专利技术实施例3示意图；图4为本专利技术实施例4示意图；图5为本专利技术实施例5示意图；图6为本专利技术实施例6示意图；图中，1为驱动部件，2为运动发动部件，3为导向部件，4为固定永磁铁，5为移动电磁铁，6为异形轮廓体，11、12、13分别为用于实现x\\y\\z三轴平动的驱动装置，14、15分别为用于实现α/β方向转动的驱动装置。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1本实施例包括：产生相互作用力的驱动部件1和运动发动部件2，以及设置在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于永磁体和电磁体相互作用的位移驱动装置，其特征在于，包括产生相互作用力的驱动部件和运动发动部件，以及设置在驱动部件和运动发动部件之间用于约束运动发动部件位移方向的导向部件；所述驱动部件为固定电磁铁或固定永磁铁，所述运动发动部件为移动永磁铁或移动电磁铁，所述驱动部件相对固定，运动发动部件受到导向部件的约束；所述导向部件为圆形导向部件，所述圆形导向部件连同运动发动部件与驱动部件呈θ角固连，0≤θ＜180度。

【技术特征摘要】
1.一种基于永磁体和电磁体相互作用的位移驱动装置，其特征在于，包括产生相互作用力的驱动部件和运动发动部件，以及设置在驱动部件和运动发动部件之间用于约束运动发动部件位移方向的导向部件；所述驱动部件为固定电磁铁或固定永磁铁，所述运动发动部件为移动永磁铁或移动电磁铁，所述驱动部件相对固定，运动发动部件受到导向部件的约束；所述导向部件为圆形导向部件，所述圆形导向部件连同运动发动部件与驱动部件呈θ角...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌堂，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31