[发明专利]一种非接触式双向角位移作动装置及其作动方法

说明书

本发明公开了一种非接触式双向角位移作动装置及作动方法，该作动装置包括固定在底座上的一对弹簧片和通过夹具与弹簧片固结的永磁铁，一对驱动装置分别安装在底座和夹具的限位槽中，永磁铁与底座凸台间安装有，能够双向旋转的导电圆盘安装在底座支架上，并在其上装有锁紧装置，上述结构共同构成实现导电圆盘的双向角位移作动的结构；本发明还提供了作动方法，按照一定的规律驱动驱动装置，能够实现导电圆盘的双向角位移作动，并且具有锁止能力；本发明采用非接触式作动方式，该作动器具有长使用寿命，精度高，结构和控制波形简单的特点。

技术领域

本发明涉及一种作动装置，具体为一种通过控制磁体与导体间的相对运动速度，利用电涡流效应实现高精度双向角位移驱动的作动器及其作动方法。

背景技术

近年来高精度驱动装置不断发展，支持了国防、航天，机械制造等重要工业的发展建设，也衍生出了多种多样的旋转式作动器，然而直接接触的驱动方式会使作动器构件之间存在较大的摩擦，导致接触面界面的持续退化，界面的改变一方面降低了作动器驱动精度和平稳度，另一方面还限制了驱动结构的使用寿命，降低作动器的使用寿命，因此迫切需要一种非接触式、性能稳定可靠、长使用寿命的角位移输出作动器。

发明内容

为了满足上述要求，本发明的目的在于提供一种基于电涡流效应的非接触式角位移作动装置及作动方法，使用一对驱动装置和永磁铁相互配合实现稳定、高精度的角位移输出，具有可靠的锁止能力。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种非接触式高精度双向角位移作动装置，包括底座1，安装在底座1上的底座支架，安装在作动器底座1上的左弹簧片2-1和右弹簧片2-2，左弹簧片2-1上安装有左永磁铁6-1，左夹具5-1将左永磁铁6-1和左弹簧片2-1固结在一起，左驱动装置两侧分别安装在底座1和左夹具5-1上的限位槽中，右弹簧片上安装有右永磁铁6-2，右夹具5-2将右永磁铁6-2和右弹簧片2-2固结在一起，右驱动装置两侧安装在底座1和右夹具5-2上的限位槽中，导电圆盘7与滚动轴承配合后安装在底座支架上，安装位置由定位凸台确定，锁紧装置8由底座支架上滑槽安装在导电圆盘7上方，并用垫圈9和螺母10将其固定；完成安装后，左永磁铁6-1和右永磁铁6-2处于导电圆盘7的下方边缘位置，通过给左驱动装置和右驱动装置施加同步的非对称锯齿波形电压，带动左永磁铁6-1和右永磁铁6-2的来回摆动，在楞次定律的影响下，导电圆盘7中的磁通量发生改变，使其边缘产生局部感应电动势和感应电涡流，并在安培力的作用下发生转动，并配合锁止装置8，实现高精度的角位移输出。

所述左驱动装置和右驱动装置的结构相同，针对不同的应用场景，采用不同的驱动装置；为满足单步高精度和快速响应的技术要求，使用压电陶瓷和菱形环过盈配合作为左驱动装置和右驱动装置；为达到结构小型化的要求，则仅使用压电陶瓷作为左驱动装置和右驱动装置；为增大作动装置的单步行程并提高其负载能力，则采用音圈电机或者电机直驱作为左驱动装置和右驱动装置。

所述的一种非接触式高精度双向角位移作动装置的作动方法，初始状态时，作动装置中的左驱动装置和右驱动装置都处于断电状态，锁紧装置8在永磁铁的吸引下与导电圆盘7接触，提供锁紧力，同步向左驱动装置和右驱动装置施加相同非对称的锯齿波形电压，左永磁铁6-1和右永磁铁6-2的来回非对称摆动带动导电圆盘7转动，同时也使锁紧装置8与导电圆盘7的接触发生变化，实现角位移作动，当导电圆盘7逆时针角位移作动时，其工作步骤如下：

第一步，同时给左驱动装置和右驱动装置快速加电压至U1，两个驱动装置快速伸长，分别推动左弹簧片2-1和右弹簧片2-2向外侧弯曲，带动左永磁铁6-1和右永磁铁6-2向外侧快速摆动，两个永磁铁的快速摆动使得通过导电圆盘7的磁通量改变，进而在其边缘形成局部的电涡流，在楞次定律的影响下，磁场与电流的相对切割运动会对导电圆盘7产生一个沿永磁铁运动方向的安培力，使得导电圆盘7产生一定角度的逆时针转动；