[发明专利]超磁致伸缩致动器的位移放大机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种位移放大机构，具体是一种利用差动式杠杆原理、结合柔性铰链，设计的一种超磁致伸缩致动器的位移放大机构。

背景技术

超磁致伸缩材料是20世纪70年代出现的新型稀土功能材料，该材料是继稀土永磁、稀土发光、稀土高温超导材料之后被视为21世纪提高国家高科技综合竞争力的一种新型战略性功能材料。磁致伸缩效应是该材料的重要物理特性之一，磁致伸缩效应是指铁磁材料或亚铁磁材料受到外加磁场作用后，由于其磁化状态的改变，其长度和体积都要发生微小变化的现象。同时由于该材料具有大磁致伸缩系数、能量密度高、响应快、磁机转换效率高及抗压等特性，所以利用超磁致伸缩材料和磁致伸缩效应可以制作微位移驱动装置，即超磁致伸缩致动器。超磁致伸缩致动器具有输出位移范围大、漂移小、结构简单、易于驱动、工作频率范围宽等优点，因此其在声纳系统中得到了广泛的应用，并且在精密加工、超精密加工、流体机械等工程领域显示出了良好的应用前景。

在生物工程、微电子加工、显微手术及航空航天等诸多微细作业领域中，对其执行系统(如操作手)一般要求有纳米级的分辨率和毫米甚至厘米级的工作行程。对驱动器而言，尽管部分驱动器如超磁致伸缩致动器等具有运动分辨率高等优点，但其运动范围仅限制在在几微米到几十微米范围。而采用普通的交直流电机又很难达到所要求的精度。这种相对大行程、高精度的驱动系统仍然是目前精密工程领域的一个瓶颈问题。随着精密制造和精密定位技术对机械设备提出了越来越高的要求，新材料技术的发展，由于超磁致伸缩致动器驱动位移较小，超磁致伸缩致动器的输出位移往往不能满足工作要求。在应用时，必须要有相应的位移放大装置，而传统的机构无法避免机械间的间隙和摩擦，无法实现理想的放大效果。

目前，在微位移放大领域中，主要利用柔性桥式微位移机构和两级对称式柔性铰链等方法对机构进行位移放大。例如，在2011年1月机器人第33卷252-256页，发表的柔性桥式微位移机构位移放大比特性研究中，叶果等人提出了一种利用柔性桥式微位移机构进行位移放大的方法。在2006年10月机械设计与研究第22卷第5期，发表的两级对称式柔性铰链位移放大机构的设计与分析研究中，周志平等人提出了一种基于两级对称式柔性铰链对位移进行放大的方法。但是，利用差动式原理进行位移放大的研究，尤其将其应用在超磁致伸缩致动器中进行位移放大却鲜有报道。

发明内容

发明目的

本发明针对超磁致伸缩致动器输出位移较小的问题，提出一种应用在超磁致伸缩致动器上的差动式位移放大机构，利用差动式杠杆原理，通过柔性铰链弹性变形来实现在超磁致伸缩致动器工作过程中对输出的微小位移进行放大，来满足工作要求，从而实现理想的放大效果。

技术方案

一种超磁致伸缩致动器的位移放大机构，包括超磁致伸缩致动器、位移放大机构、夹板和支座，超磁致伸缩致动器固定在底部，超磁致伸缩致动器的顶盖上方固定有四个支座；位移放大机构安装在超磁致伸缩致动器输出轴的上端；两个夹板通过螺栓固定安装在位移放大机构的两侧；支座通过螺栓两两对称的固定在夹板的两侧；位移放大机构和夹板通过四个支座与超磁致伸缩致动器的上盖通过螺栓固定。

超磁致伸缩致动器中间是圆筒状，上下两侧顶盖与底盖为圆型的铁盖，并且顶盖带有四个周向的通孔。