[发明专利]一种基于电致动聚合物驱动的步进电机

说明书

本发明公开了一种基于电致动聚合物驱动的步进电机，包括：上壳体(1)，转子(2)、电致动聚合物驱动器(3)、下壳体(4)、控制模块，所述上壳体(1)和下壳体(4)盖合，将所述电致动聚合物驱动器(3)、所述转子(2)完全包裹在内部，电致动聚合物驱动器(3)固定安装在下壳体(4)上，转子(2)可转动的安装在上壳体(1)上，所述控制模块控制电致动聚合物驱动器(3)往复摆动，电致动聚合物驱动器(3)的摆动带动转子3的转动，转子3的输出轴(5)伸出上壳体(1)。本发明相比现有技术具有以下优点：摈弃现有电机马达复杂的驱动机构，利用新型电致动聚合物制作驱动器实现步进电机的转动，很大程度上减轻电机的重量。

技术领域

本发明涉及机电控制领域，具体涉及一种基于电致动聚合物驱动的步进电机。

背景技术

电机对于国民生活、工业生产、科学研究等领域的作用极为重大。发电机可以产生电能，变压器可以对电能进行变换、传输与分配，它们都是电站和变电所的主要设备，在电力工业中的作用不可替代；电动机可以把电能转换为机械能拖动各种生产机械，从而满足生产工艺过程的要求，在工业企业中的作用不言而喻。

步进电机是一种用于开环控制系统的电机，可以将电脉冲信号转化为精确的角位移或线位移。它的角位移量或线位移量可以通过脉冲个数来控制，转动速度和加速度可以通过脉冲频率控制。虽然，步进电机已经广泛应用于工业企业中，但是却存在一些无法避免的问题：1)电机的结构复杂，质量笨重；2)电机的外围模块复杂，功耗大；3)控制不当时容易产生共振，运行噪声较大；4)电机由刚性结构组成，生物兼容性差，难以很好的满足生物医疗领域的要求。柔性智能材料可将光、电、热、湿度等外部能量直接转化为材料自身的机械变形，而无需通过繁琐的能量转化装置，近年来引起国际学术界的关注。电致动聚合物俗称“人工肌肉”，是近年发展起来的一种新型柔性智能材料。这类材料可以对外加电激励产生机械响应，同时也能在机械变形或者压力作用下产生相应的电能输出。根据换能机制的不同，电致动聚合物材料可以被区分为离子型(低压驱动型)和电场型(高压驱动型)两种。其中离子型电致动聚合物在低电压驱动实现大位移的应用场合中具有显著优势。由于具有驱动电压低、弯曲变形大、反应迅速、柔韧性好、不易疲劳、可在液体环境运行等不可替代的独特优点，离子型电致动聚合物材料在太空探索/军事探测、生物医学、仿生机械、光学器件等多种领域展现了广泛的应用前景。

现有技术中公开了几种电致动聚合物材料的制备方法，如专利号为ZL201110085960.9，名称为《钯电极型离子聚合物-金属复合材料的制备工艺》的专利中公开了的一种材料的制备方法，该工艺以离子交换膜作为基体材料,以[Pd(NH3)4]Cl2为主盐,采用浸泡还原镀和化学镀的方法制备出钯金属电极型IPMC材料。工艺流程分四个主要步骤:(1)基体膜预处理:对基体膜进行糙化、清洗表面、去除杂质离子以及充分溶胀；(2)浸泡还原镀:包括离子交换和离子还原两个过程,将预处理后的Nafion膜进行多次钯离子浸泡交换后,采用超声波,用NaBH4使之还原,在离子交换膜表面和内表面形成钯金属；(3)化学镀:通过改进的化学镀方法增厚芯层材料外表面的电极,密实内表面电极；(4)材料后处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种驱动结构简单、且重量较轻的基于电致动聚合物驱动的步进电机。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种基于电致动聚合物驱动的步进电机，包括：上壳体(1)，转子(2)、电致动聚合物驱动器(3)、下壳体(4)、控制模块，所述上壳体(1)和下壳体(4)盖合，将所述电致动聚合物驱动器(3)、所述转子(2)完全包裹在内部，电致动聚合物驱动器(3)固定安装在下壳体(4)上，转子(2)可转动的安装在下壳体(1)上，所述控制模块控制电致动聚合物驱动器(3)往复摆动，电致动聚合物驱动器(3)的往复摆动带动转子3的转动，转子3的输出轴(5)伸出上壳体(1)。