基于永磁偏置的高线性超磁致伸缩驱动器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于永磁偏置的高线性超磁致伸缩驱动器。它由永磁偏置磁路、激励磁路、输出系统等组成。此高线性超磁致伸缩驱动器的特征在于：通过采用两个小永磁环和一个大的永磁环提供偏置磁场，合理的布置永磁体在磁路中的大小和位置来获得均匀性很好大小适中的偏置磁场，从而不仅使驱动器的输入能耗极大减小，发热减少，而且还大大减小了驱动器的体积。并且由永磁体产生的偏置的线性也和直流线圈偏置相差不大。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于永磁偏置的高线性超磁致伸缩驱动器。
技术介绍
超磁致伸缩材料具有反应速度快、伸缩应变量大、动态响应宽等优点，运用超磁致 伸缩材料制作的超磁致伸缩驱动器能很好地应用到微位移控制领域。目前的超磁致伸缩驱 动器的磁场施加系统有电磁式和组合式两种方式，电磁式就是偏置磁场和激励磁场都是由 线圈产生的，这样产生的磁场的线性好，在超磁致伸缩棒中的磁场也相对均勻，但是电磁式 的缺点是偏置磁场由线圈提供，这样需要线圈匝数多，体积大，而且发热量也大，发热量也 严重影响了驱动器的输出特性。组合式就是偏置磁场由永磁体提供，激励磁场由线圈提供， 没有匝数多的偏置线圈，体积相对较小、发热量也少，但是由于组合式的偏置磁场是由永磁 体提供的，这样相对电磁式驱动器来说在磁致伸缩材料中的偏置磁场不是很均勻，这样直 接影响了超磁致伸缩驱动器输出的线性。目前已有的组合式超磁致伸缩驱动器均没有细致 考虑偏置磁场的均勻性，因此，本技术专利就是旨在开发一种基于永磁偏置的高线性 超磁致伸缩驱动器。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于永磁偏置的高线性超磁致伸缩驱动器，用永 磁环替代直流偏置线圈极大减小体积、输入能耗，减少发热量，而且通过合理分配永磁环在 磁路中的大小和位置，可以使超磁致伸缩棒材中的磁场大小和均勻性达到最佳，从而提高 超磁致伸缩驱动器的线性性能。为达到上述目的，本技术采用下述技术方案一种基于永磁偏置的高线性超 磁致伸缩驱动器，包括由导磁底座、永磁环、导磁环、导磁压环、导磁块、超磁致伸缩棒组成 的永磁偏置系统，由所述导磁底座、导磁环、导磁压环、线圈和导磁块组成的激励磁场系统。 由上盖中的套筒滑配输出块组成的输出系统。其特征在于所述永磁环为两个小永磁环和一 个大永磁环，所述导磁环共有两个，所述一个小永磁环，导磁环、大永磁环、另一个导磁环、另 一个小永磁环和导磁压环从下至上依次叠置在底座上，依靠永磁环磁力并紧成筒形体，使大 永磁环处于该筒形体中间位置，而两个小永磁环处于该筒形体的上下两端部，超磁致伸缩棒 位于线圈中心孔内，线圈、导磁块从下至上依次套入该筒形体内，套筒装入上盖的中心孔内， 输出块置于导磁块之上可以在套筒内自由移动；所述上盖通过螺钉与导磁压环固定连接。本技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和优点本实用 新型采用永磁环替代直流偏置线圈，极大减小体积，同时减小能耗，减小了发热。采用大永 磁环在中间，而两端配置小永磁环，使磁场均勻，提高超磁致伸缩驱动器的线性性能。附图说明图1是所有永磁体均勻分布于驱动器磁路的结构示意图。图2是图1的示意图中的磁致伸缩材料轴线上的磁场强度分布图。图3是所有的永磁体居于驱动器磁路中间位置的结构示意图。图4是图3的示意图中的磁致伸缩材料轴线上的磁场强度分布图。图5是本技术的驱动器的结构示意图。图6是本技术的驱动器中磁致伸缩材料轴线上的磁场强度分布图。具体实施方式本技术结合附图说明如下参见图1，在现有的技术中，由导磁底座1、均勻分 布于磁路的小磁环2、导磁环3、导磁块6、超磁致伸缩棒5组成的偏置磁路，在永磁体均勻分 布于磁路中时，由图2可以看到棒材轴线中点处的磁场强度最小，均勻性比较差。参见图3，在现有的技术中，由导磁底座1、导磁环2、完全居于磁路中间的永磁体 3、导磁块6、超磁致伸缩棒5组成的偏置磁路，在永磁体完全居于磁路中间位置时，由图4可 以看出，棒材轴线中点处的磁场强度最大，整体磁场线性相对图2要好，但是磁场强度大小 相对图2要小，这样可以看出对永磁体位置和大小进行适当的优化能使棒材得到的磁场强 度大小和均勻性达到最佳。本技术的优选实施例参见图5，本基于永磁偏置的高线性超磁致伸缩驱动 器，包括由导磁底座、永磁环、导磁环、导磁压环、导磁块、超磁致伸缩棒组成的永磁偏置系 统，由所述导磁底座、导磁环、导磁压环、线圈和导磁块组成的激励磁场系统。由上盖中的套 筒滑配输出块组成的输出系统。其特征在于所述永磁环为两个小永磁环和一个大永磁环， 所述导磁环共有两个，所述一个小永磁环，导磁环、大永磁环、另一个导磁环、另一个小永磁 环和导磁压环从下至上依次叠置在底座上，依靠永磁环磁力并紧成筒形体，使大永磁环处 于该筒形体中间位置，而两个小永磁环处于该筒形体的上下两端部，超磁致伸缩棒位于线 圈中心孔内，线圈、导磁块从下至上依次套入该筒形体内，套筒装入上盖的中心孔内，输出 块置于导磁块之上可以在套筒内自由移动；所述上盖通过螺钉与导磁压环固定连接。由图 6可以看出棒材中的整体磁场强度大小居于图2和图4之间，但磁场分布的均勻性相对图2 和图4来说都要好。权利要求1. 一种基于永磁偏置的高线性超磁致伸缩驱动器，包括由导磁底座(1)、永磁环、导磁 环(3)、导磁压环(11)、导磁块(7)、超磁致伸缩棒( 组成的永磁偏置系统，由所述导磁底 座⑴、导磁环⑶、导磁压环(11)、线圈(6)和导磁块(7)组成的激励磁场系统，由上盖⑶ 中的套筒(9)滑配输出块(10)组成的输出系统，其特征在于所述永磁环O)、(4)为两个小 永磁环( 和一个大永磁环G)，所述导磁环C3)共有两个，所述一个小永磁环0)，导磁环 (3)、大永磁环G)、另一个导磁环(3)、另一个小永磁环( 和导磁压环(11)从下至上依次 叠置在底座(1)上，依靠永磁环O)、(4)磁力并紧成筒形体，使大永磁环(4)处于该筒形体 中间位置，而两个小永磁环(2)处于该筒形体的上下两端部，超磁致伸缩棒(5)位于线圈中 心孔内，线圈⑴)、导磁块(7)从下至上依次套入该筒形体内，套筒(9)装入上盖(8)的中心 孔内，输出块(10)置于导磁块(7)之上可以在套筒(9)内自由移动；所述上盖(8)通过螺 钉与导磁压环(11)固定连接。专利摘要本技术公开了一种基于永磁偏置的高线性超磁致伸缩驱动器。它由永磁偏置磁路、激励磁路、输出系统等组成。此高线性超磁致伸缩驱动器的特征在于通过采用两个小永磁环和一个大的永磁环提供偏置磁场，合理的布置永磁体在磁路中的大小和位置来获得均匀性很好大小适中的偏置磁场，从而不仅使驱动器的输入能耗极大减小，发热减少，而且还大大减小了驱动器的体积。并且由永磁体产生的偏置的线性也和直流线圈偏置相差不大。文档编号H02N2/00GK201860272SQ20102054087公开日2011年6月8日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日专利技术者廖凯, 梁爽, 王文, 王晨, 赵杰 申请人:上海大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于永磁偏置的高线性超磁致伸缩驱动器，包括由导磁底座（１）、永磁环、导磁环（３）、导磁压环（１１）、导磁块（７）、超磁致伸缩棒（５）组成的永磁偏置系统，由所述导磁底座（１）、导磁环（３）、导磁压环（１１）、线圈（６）和导磁块（７）组成的激励磁场系统，由上盖（８）中的套筒（９）滑配输出块（１０）组成的输出系统，其特征在于所述永磁环（２）、（４）为两个小永磁环（２）和一个大永磁环（４），所述导磁环（３）共有两个，所述一个小永磁环（２），导磁环（３）、大永磁环（４）、另一个导磁环（３）、另一个小永磁环（２）和导磁压环（１１）从下至上依次叠置在底座（１）上，依靠永磁环（２）、（４）磁力并紧成筒形体，使大永磁环（４）处于该筒形体中间位置，而两个小永磁环（２）处于该筒形体的上下两端部，超磁致伸缩棒（５）位于线圈中心孔内，线圈（６）、导磁块（７）从下至上依次套入该筒形体内，套筒（９）装入上盖（８）的中心孔内，输出块（１０）置于导磁块（７）之上可以在套筒（９）内自由移动；所述上盖（８）通过螺钉与导磁压环（１１）固定连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：廖凯，梁爽，王晨，赵杰，王文，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：实用新型
国别省市：31