[实用新型]一种基于磁弹性材料的电磁式微驱动器

说明书

技术领域

本实用新型涉及磁弹性材料的应用技术，具体地，涉及一种基于磁弹性材料的电磁式微驱动器。

背景技术

随着先进制造技术和微电子技术的发展，在多学科交叉的高技术微电子机械领域，以磁弹性材料为基础的智能材料应用越来越受到广泛重视。

超磁致伸缩材料作为一种新型的磁弹性功能材料，能够有效地实现电能与机械能的相互转换，在磁场和机械载荷作用下，具有应变值大、输出力大、机电转换效率高、能量密度大、响应速度快等特点在国防、民用领域得到了广泛的应用。

目前，基于磁弹性材料的驱动器在应用研究上取得的很大的进步，但是，从可实现的功能看，都过于单一，不能较为全面地集多种功能为一体。例如，不能实现在动静态时应变的变化特性的测试与驱动器工作时内部磁信号的测量等。

同时，上述基于磁弹性材料的驱动器在设计时也有部分的不足。例如，从驱动线圈看，驱动线圈的线圈输出能力会受到所选导线的限制，且其体积会根据产生磁场的要求而不同，体积与性能不一；偏置磁场的实现，大多采用永磁体施加，虽然可以避免电流发热，但其磁场设计复杂，且不能改变偏置磁场的大小，应用受到了限制；预应力装置在驱动器中有弹簧或者碟形弹簧的选择，两者的特性有很大的差异，最优化比较，碟形弹簧的应用更能适应于驱动的恒定压力的加载；对于磁路的优化，由于超磁致伸缩材料磁导率低，易产生漏磁，因而一般在闭合磁路条件下工作，且需要磁场均匀度较高，对导磁材料的选择会因材料磁导率的不同而影响磁路特性，因此对于导磁材料的选择也会对磁路有差异。

综上所述，在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下缺陷：

(1)功能单一：现有技术中基于磁弹性材料的驱动器不能较为全面地集多种功能为一体；

(2)结构复杂：偏置磁场的结构复杂，且不能改变偏置磁场的大小，应用受限；

(3)磁场均匀度低：对于磁路的优化，由于超磁致伸缩材料磁导率低，易产生漏磁，影响磁场均匀度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种基于磁弹性材料的电磁式微驱动器，以实现功能多样、结构简单与磁场均匀度高的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于磁弹性材料的电磁式微驱动器，包括具有封闭结构的套筒，以及紧固配合设置在所述套筒中的磁路机构、驱动机构、预压机构与传感器组件；其中，所述磁路机构套装在套筒的内部，所述驱动机构套装在磁路机构的内部，所述预压机构设置在套筒与磁路机构之间、并伸出套筒。

进一步地，所述套筒包括封装设置的套筒上盖、套筒侧壁与套筒底座，其中：所述套筒侧壁垂直放置，套筒上盖水平设置在套筒侧壁上方，套筒底座水平设置在套筒侧壁下方；在所述套筒上盖的中心位置开设有输出孔，在套筒底座的中部设有凹槽，在凹槽的中心位置开设有预紧孔。

进一步地，所述磁路机构包括超磁致伸缩材料，轴向对称设置在所述超磁致伸缩材料上下两端的上端轴向导磁体与下端轴向导磁体，横向对称设置在所述超磁致伸缩材料左右两端的第一横向导磁组件与第二横向导磁组件；所述上端轴向导磁体与下端轴向导磁体的结构相同，第一横向导磁组件与第二横向导磁组件的结构相同。

进一步地，所述预压机构包括位于上端轴向导磁体的上方、且伸出套筒的输出导杆，位于下端轴向导磁体的下方、且未伸出套筒的下端顶杆，设置在所述输出导杆与套筒之间的碟形弹簧，设置在所述下端顶杆的底部、设有未伸出套筒的预压螺塞。

进一步地，所述第一横向导磁组件包括靠近套筒与输出导杆、且水平设置的上端横向导磁体，靠近套筒与下端顶杆、且水平设置的下端横向导磁体，以及靠近套筒、且竖直设置在上端横向导磁体与下端横向导磁体之间的导磁壁。

进一步地，所述驱动机构包括分别与第一横向导磁组件及第二横向导磁组件配合、且轴向对称设置在超磁致伸缩材料的左右两端的第一驱动组件与第二驱动组件，所述第一驱动组件与第二驱动组件的结构相同。

进一步地，所述第一驱动组件包括靠近上端横向导磁体、轴向导磁组件与下端横向导磁体设置的“匚”型胶木线圈骨架，配合缠绕在所述“匚”型胶木线圈骨架上的驱动线圈，以及与所述驱动线圈连接的连接导线；所述连接导线伸出套筒。