[发明专利]基于电磁能和永磁能复合能量的摆动驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种摆动驱动装置技术领域，具体是一种基于电磁能和永磁能复合能量的摆动驱动装置。 

背景技术

近些年来，电、磁致伸缩材料领域发展迅速，产生了如巨磁致伸缩材料、压电陶瓷以及磁致伸缩形状记忆合金等新型的可用于精密驱动器、传感器和直线电机研制的机敏材料，这些材料具有能量密度大，输出功率高，伸缩形变精确等优点，但是基于机敏材料的驱动普遍存在伸缩位移小，驱动激励过程复杂，组成部件多，可靠性差等缺点。因此，基于机敏材料的伸缩机构不适合小体积高能大行程驱动应用领域。 

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种基于电磁能和永磁能复合能量的摆动驱动装置。本发明基于永磁体和电磁体相互作用，在电磁激励作用下因产生磁极偏转而使转/摆动直接产生平动位移或驱动力，从而形成转动及相应平动幅度大小可控、位移精确、响应迅速、输出位移和输出力较大的电磁能和永磁能复合能量的摆动驱动装置。 

本发明是通过以下技术方案实现的。 

一种基于电磁能和永磁能复合能量的摆动驱动装置，包括电磁线圈、磁轭和具有方向异形尺寸形状的方向异形永磁体，其中，所述电磁线圈包裹在磁轭的外表面，所述磁轭的一端与方向异形永磁体的一侧壁吸附接触。 

所述方向异形永磁体为若干个，其中靠近磁轭的方向异形永磁体上连接有转动轴；所述转动轴固定放置在磁轭的一端电磁磁场作用距离内，且与方向异形永磁体的转动平面垂直。 

所述转动轴穿过方向异形永磁体，并且置于方向异形永磁体投影平面的任意有利于实现方向异形永磁体产生摆动位移的位置上。 

所述连接转动轴的方向异形永磁体上设有滑槽，所述转动轴随方向异形永磁体驱动时在滑槽中滑动。 

所述滑槽为滑转槽，所述转动轴在滑转槽中滑转动；或 

所述滑槽为平动滑漕，所述转动轴置于平动滑槽中间，并相对平动滑槽平动和转动；所述平动滑槽中其一内侧壁与转动轴之间设有复位弹簧。 

所述若干方向异形永磁体为一个或多个，其中： 

-多个方向异形永磁体沿励磁方向串联；或 

-多个方向异形永磁体通过约束轴将同极端连接在一起。 

所述电磁线圈和磁轭分别为数量相等的若干个，并分布在方向异形永磁体周围；还包括转动轴以及摆动位移放大杆，其中，所述转动轴与方向异形永磁体转动连接，所述摆动位移放大杆固连在方向异形永磁体上且与方向异形永磁体同步转动。 

所述摆动位移放大杆的两端分别设有用于增加转动效果的调整部件，所述磁轭与方向异形永磁体的接触面之间设有用于增加断电永磁吸力保持效果的吸附块，所述吸附块与方向异形永磁体固连。 

所述调整部件分别为配重球体和设有约束部件的位移输出带；所述位移输出带在位移输出方向上可自由运动，在其他方向上受到约束部件的约束。 

所述任一方向异形永磁体为永磁体和外部刚性材料体组合的结构体，包括： 

-一个或一个以上永磁体嵌入外部刚性材料体中，其中，永磁体的长度方向与外包刚性材料体的长度方向一致或呈θ夹角，0≤θ≤90度；或 

-一个以上永磁体并排置于外部刚性材料体中，其中，极化方向呈θ角，0≤θ≤90度；或 

-具有一对以上磁极的永磁体置于外部刚性材料体； 

所述外部刚性材料体为圆柱体、球体或圆柱体和球体固连的方向异形结构体。 

所述方向异形永磁体整体为一个椭球体。 

本发明根据磁场间相互作用原理，当方向异形永磁体的磁场与电磁线圈和磁轭构成的电磁铁所产生磁场不在同一方向上时，电磁场作用下方向异形永磁体将发生偏转，直至方向异形永磁体磁场方向与电磁场方向一致时偏转停止。因此，如果在电磁场激励前方向异形永磁体的磁场方向与电磁铁所产生的磁场方向不一致，那么方向异形永磁体的磁极方向在电磁场作用下将发生偏转而致使永磁体偏转。由于方向异形永磁体具有尺寸形状的方向异形，所以当方向异形永磁体旋转时，其在电磁场方向上的长度发生变化，同时远离电磁铁的方向异形永磁体磁极端可以用来推动与之相连的物体，而产生一个在磁场方向的位移。并且该位移的大小可以通过控制在电磁线圈中施加的电流强度即产生的电磁场强度或电磁场力强度及施加电流方向进行控制。当方向异形永磁体受足够磁场激励时，发生由初始竖直方向到水平方向的完全偏摆，可获得最大的偏摆直线位移。