[实用新型]一种电致伸缩微驱动器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电致伸缩微驱动器，属于驱动技术领域。 

背景技术

驱动器是一种将电能或其他形式的能量转换为机械能，以输出位移或输出力的形式驱动元件运动的装置。根据驱动材料的不同，机电系统中常用的驱动器有：电磁铁驱动器、压电晶体驱动器、磁致伸缩驱动器及电致伸缩驱动器四种。 

电磁铁驱动器一般响应时间为几毫秒，响应频率很难达到1kHz，动态性能较差。若要提高电磁力就需要较多的安匝数，导致机电系统发热量增加，结构复杂，体积较大，进一步限制了其响应能力的提高。常用的压电晶体驱动器是由多层压电陶瓷和金属体粘结而成，易出现不规则应变和蠕变，产生漂移，制造成本较高，限制了压电晶体驱动器的应用。磁致伸缩驱动器的主要缺点是：输出位移与外加激励磁场成非线性关系，存在较大迟滞，且当响频超过5kHz时会产生较大的涡流损失。 

传统的电致伸缩材料包括压电陶瓷、铁电聚合物、形状记忆合金等，这些电致伸缩材料的电致伸缩率较低，应变较小，输出位移仅为长度的0.1%（几十微米左右），达不到驱动器的要求，需要借助杠杆放大、压曲位移放大、液压放大等方式将其输出位移放大后用于元件的驱动，导致元件体积增大、结构复杂、受温度变化影响大，同时制造成本高，且输出位移放大问题尚未得到很好解决。随着先进制造技术、微电子技术、纳米技术和材料学科的发展，新型聚合物电致伸缩材料因其具有应变或应力大、响应频率高、使用寿命长、弹性能密度大等特点，是制作轻便、微型化、高精度的驱动器的一种较好的智能材料。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种新的电致伸缩微驱动器，解决压电晶体驱动器、磁致伸缩驱动器及普通电致伸缩驱动器存在的应变小、响应速度慢、输出位移放大及受温度变化影响大等问题。 

本实用新型的技术方案是：一种电致伸缩微驱动器，包括输出杆1、压盖2、壳体3、电致伸缩棒4、套筒5、温度补偿片6和底座7。底座7过渡配合装入壳体3中，温度补偿片6一端与底座7相接触、另一端与电致伸缩棒4和套筒5相接触，电致伸缩棒4与套筒5间隙配合，电致伸缩棒4的顶端与输出杆1的一端相接触，压盖2嵌入壳体3中，输出杆1的另一端穿过压盖2中间的圆孔。 

所述电致伸缩棒4由碳纳米管膜4-1和柔性高分子基体4-2组成，碳纳米管膜4-1包裹住柔性高分子基体4-2。 

为了较好地解决压电晶体驱动器、磁致伸缩驱动器及普通电致伸缩驱动器输出位移小的问题，本实用新型中的电致伸缩棒采用由碳纳米管膜和柔性高分子基体两部分组成的电致伸缩复合材料加工而成，输出位移与输出力均达到元件的驱动要求。由于电致伸缩复合材料高频伸缩工作一段时间后，会产生一定的热量，导致驱动器产生较大的不可控伸缩误差，因此，为了补偿电致伸缩复合材料的温度效应，在驱动器中增加了温度补偿片。 

本实用新型的工作原理是：当电致伸缩微驱动器通电时，在外电场作用下，电致伸缩棒产生较大应变，通过输出杆输出位移或输出力驱动元件运动；当断电时，电致伸缩棒恢复到初始状态。 

本实用新型的有益效果是： 

（1）电致伸缩驱动器所需工作电压较低，40~100V。

（2）电致伸缩驱动器的输出力大且稳定。 

（3）电致伸缩驱动器的输出位移大，可达1mm。 

（4）电致伸缩驱动器体积小、结构简单。 

（5）电致伸缩驱动器的响应速度快，控制精度高。 

（6）电致伸缩驱动器受温度变化影响小，可靠性高。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图； 

图2为本实用新型电致伸缩棒的剖视图；

图中各标号为：1：输出杆、2：压盖、3：壳体、4：电致伸缩棒、4-1：碳纳米管膜、4-2：柔性高分子基体、5：套筒、6：温度补偿片、7：底座。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的内容并不限于所述范围。 

实施例1：如图1-2所示，一种电致伸缩微驱动器，包括输出杆1、压盖2、壳体3、电致伸缩棒4、套筒5、温度补偿片6和底座7。底座7过渡配合装入壳体3中，温度补偿片6一端与底座7相接触、另一端与电致伸缩棒4和套筒5相接触，电致伸缩棒4与套筒5间隙配合，电致伸缩棒4的顶端与输出杆1的一端相接触，压盖2嵌入壳体3中，输出杆1的另一端穿过压盖2中间的圆孔。电致伸缩棒4由碳纳米管膜4-1和柔性高分子基体4-2组成，碳纳米管膜4-1包裹住柔性高分子基体4-2。 

实施例2：如图1-2所示，一种电致伸缩微驱动器，包括输出杆1、压盖2、壳体3、电致伸缩棒4、套筒5、温度补偿片6和底座7。底座7过渡配合装入壳体3中，温度补偿片6一端与底座7相接触、另一端与电致伸缩棒4和套筒5相接触，电致伸缩棒4与套筒5间隙配合，电致伸缩棒4的顶端与输出杆1的一端相接触，压盖2嵌入壳体3中，输出杆1的另一端穿过压盖2中间的圆孔。