[发明专利]双激励三输出磁致驱动精密旋转装置及其驱动方法在审

专利信息
申请号: 202010445419.3 申请日: 2020-05-24
公开(公告)号: CN111431435A 公开(公告)日: 2020-07-17
发明(设计)人: 马志超;肖国林;刘东妮;任露泉;赵宏伟;李文博;李傢楷;陈佳男 申请(专利权)人: 吉林大学
主分类号: H02N2/12 分类号: H02N2/12;H02N2/14
代理公司: 吉林长春新纪元专利代理有限责任公司 22100 代理人: 王怡敏
地址: 130000 吉*** 国省代码: 吉林;22
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摘要:
搜索关键词: 激励 输出 驱动 精密 旋转 装置 及其 方法
【说明书】:

发明涉及一种双激励三输出磁致驱动精密旋转装置及其驱动方法,属于精密驱动领域。本发明装置由工作支撑平台、柔性精密平台、精密驱动平台和角度输出平台组成,所述的柔性精密平台、精密驱动平台和角度输出平台安装在工作支撑平台上。本发明装置由两根超磁致伸缩棒驱动,产生的角运动通过驱动头传递给角度输出平台,再配合不同半径的输出旋钮实现对旋转角度的二次放大或者缩小,同时预置在输出旋钮下方的角度传感器可以对输出角位移进行实时监测,最终得到理想的输出角位移及精度。该装置由超磁致伸缩棒驱动,其具有输出应力大、响应速度快等优点。该装置可以在超精加工、精密光学和生物医学等微纳精密旋转驱动与定位技术领域中得到广泛应用。

技术领域

本发明涉及精密驱动领域,特别涉及一种双激励三输出磁致驱动精密旋转装置及其驱动方法。通过嵌入超磁致伸缩棒结合生物仿生触角驱动头,可以得到微弧度级的旋转精度。在此基础上,结合精密传动链的传递,不同半径输出旋钮的转换,实现对微弧度级旋转运动的放大和缩小,可以进一步得到理想的输出角度精度,得到微纳弧度级旋转运动和角度输出。本发明可为微纳操作、生物医学、航空航天等诸多领域提供技术支撑,亦可为微纳级力学性能测试装备的加载单元。

背景技术

随着现代科学技术的迅猛发展,微纳加工、精密操作、航空航天等诸多科技领域发生了日新月异的变化。同时,伴随着这些领域科技的进步,对其核心技术也提出了更高的要求。现有的精密驱动其驱动单元主要是由压电陶瓷实现,压电驱动技术是一种利用压电材料的逆压电特性将电能转换成机械能的一种驱动方式。基于粘滑摩擦驱动原理的旋转惯性式压电驱动器具有结构简单、分辨率较高等优点在精密驱动领域被广泛应用,但是,这些因素均限制了其定位精度,在响应速度、有效行程以及输出精度上还有进一步的改善空间。此外,由于压电驱动器的服役工况往往承受较高工作温度、较大承载压力,难以实现纳米级精度的稳定运动输出。所以,原有的压电材料在某些方面已经不能满足研究人员在精密驱动领域对于驱动精度、驱动环境、工作温度的要求。

近些年来,超磁致伸缩棒走进人们的视线。在常温下由于磁化状态的改变,其长度和体积会发生较大变化,即具有极大的磁致伸缩系数的磁致伸缩材料被称为磁致伸缩材料,由于多为稀土构筑,又称稀土超磁致伸缩棒。这种材料具有很高的耐热温度,磁致伸缩性强。在室温下,具有能量转换效率高、能量密度大响应速度快、可靠性好、驱动方式简单等特性。伴随超磁致伸缩材料的应用,提出一种双激励三输出磁致驱动精密旋转装置及其驱动方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双激励三输出磁致驱动精密旋转装置及其驱动方法,解决现有技术存在的精密旋转装置在驱动过程中输出应力小、反应速度慢、精度不足等一系列问题。本发明采用超磁致伸缩棒,实现更快响应速度、更大应变力等一系列特性,再进一步通过搭配不同半径的输出轴,实现对旋转角度的进一步放大及缩小,最终得到理想的输出角度及精度。该装置具有结构紧凑、装配方便、定位精度高和行程大等特点。通过使用超磁致伸缩棒作为精密驱动元件可显著提高机械输出特性,在超精密加工、航空航天、生物医学等微纳旋转精密驱动与定位技术领域能够得到广泛应用。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现:

双激励三输出磁致驱动精密旋转装置,包括工作支撑平台1、柔性精密平台2、精密驱动平台3和角度输出平台4。所述柔性精密平台2、精密驱动平台3和角度输出平台4均固定安装在工作支撑平台1上;所述精密驱动平台3固定安装在柔性精密平台2内部,为整个装置提供应力输出;所述角度输出平台4由三个不同半径的输出旋钮Ⅰ、输出旋钮Ⅱ和输出旋钮Ⅲ组成,其中所述的输出旋钮Ⅰ与旋孔Ⅰ固定连接,输出旋钮Ⅱ与旋孔Ⅱ固定连接,输出旋钮Ⅲ与旋孔Ⅲ固定连接。

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