[发明专利]能实现弧形运动的差动式磁控形状记忆合金装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算机控制技术和微型机器人运动及位置控制执行器技术，尤其涉及一种能实现弧形运动的差动式磁控形状记忆合金装置。

背景技术

现代计算机控制技术和微型机器人的发展，对体积小、重量轻和高力能密度运动及位置控制执行器的要求越来越高。利用传统电机构成的执行器不仅功率密度(功率与重量或体积之比)较低，而且多需要机械传动机构或变速系统，致使结构与控制技术比较复杂。因此，利用新型功能材料研制执行器日益受到的关注。

MSMA(MagneticallyControlled Shape Memory Alloy的缩写，中文含义：磁控形状记忆合金)是一种新型具有形状记忆功能的合金材料，与温控型形状记忆合金不同，MSMA是1993年才被发现的一种新型具有形状记忆功能的合金材料。磁控形状记忆合金兼具磁致伸缩材料响应速度快与温控型形状记忆合金变形率大的优点，目前，其变形率可达到10％以上，动态响应时间为微秒级，比温控形状记忆合金动态响应速度提高近百倍，特别适合于制造高精度的运动与位置控制执行器。尽管现在对MSMA的显微结构、相变、应变及形状记忆效应的研究较多，然而对其应用研究不多。磁控形状记忆合金可产生直线变形和弯曲变形，目前主要应用于直线变形执行器，因此存在着：传统MSMA执行器磁场恢复弹簧压力不易调整、MSMA变形受温度影响较大，主要应用在直线执行器领域的缺点。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术传统MSMA执行器磁场恢复弹簧压力不易调整、MSMA变形受温度影响较大，主要应用在直线执行器领域的问题；提供一种能实现弧形运动的差动式磁控形状记忆合金装置；通过靴状铁芯及绕在其上面的线圈、弧状铁芯提供了弧形磁控记忆合金所需磁场，实现了高精度的弧形运动轨迹的输出，消除了温度的影响，提高了控制稳定性和动态响应速度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

能实现弧形运动的差动式磁控形状记忆合金装置，包括铁芯A I，铁芯B I，铁芯C，铁芯D，铁芯A II，铁芯B II，所述铁芯A I、铁芯B I、铁芯C、铁芯D分别设有线圈A，线圈B，线圈C，线圈D；所述铁芯A I与铁芯C、所述铁芯B I与铁芯D、所述铁芯A II与铁芯BII分别以水平中心平面为对称面；所述铁芯A I与铁芯C之间，所述铁芯B I与铁芯D之间分别设有间隙III，所述铁芯A II与铁芯B II之间设有间隙I；所述铁芯A I与铁芯B I之间，所述铁芯C与铁芯D之间设有间隙IV；所述铁芯A I、铁芯B I与铁芯A II的间隙内设有磁控记忆合金A，所述铁芯C、铁芯D与铁芯B II的间隙内设有磁控记忆合金B，所述磁控记忆合金A与磁控记忆合金B之间设有间隙II，所述间隙II与间隙I、间隙III位置对应，所述间隙II内设有连杆A，连杆B，所述连杆A、连杆B的一端部分别与间隙II接触；所述铁芯A I、铁芯B I、铁芯C、铁芯D为靴状铁芯；所述铁芯A II、铁芯B II为弧状铁芯；所述磁控记忆合金A与磁控记忆合金B为弧状磁控记忆合金。

所述铁芯A I与铁芯B I，所述铁芯C与铁芯D，所述连杆A与-连杆B，所述铁芯A II，所述铁芯B II，所述磁控记忆合金A，所述磁控记忆合金B均以垂直中心平面为对称面放置。

所述连杆A、连杆B径向的剖面为“T”形，所述“T”形的上部位置的两侧分别与弧状磁控记忆合金A与弧状磁控记忆合金B的端面接触。

本发明的有益效果：由于本发明能实现弧形运动的差动式磁控形状记忆合金装置，包括线圈A，靴状铁芯A，弧状铁芯A，弧状磁控记忆合金A，线圈B，靴状铁芯B，弧状铁芯B，弧状磁控记忆合金B，线圈C，靴状铁芯C，线圈D，靴状铁芯D，连杆A，连杆B；当线圈A和线圈B通入电流后，则磁场将由靴状铁芯A、弧状铁芯A、靴状铁芯B、靴状铁芯A闭合，这时弧状磁控记忆合金A处于该磁场的作用下，沿着弧状空间运动；与此相同，当线圈C和线圈D通入电流后，则磁场将由靴状铁芯C、弧状铁芯B、靴状铁芯D、靴状铁芯C闭合，这时弧状磁控记忆合金B处于该磁场的作用下，沿着弧状空间运动。当上述两个磁场大小相同时，弧状磁控记忆合金A与弧状磁控记忆合金B受到的磁场相同，二者的形变亦相同，因此弧状运动输出连杆A和B，则无运动输出；当上述两个磁场有差别时，则弧状运动输出连杆A和B则有弧状运动输出。具有以下有益效果：消除了温度的影响，提高了控制精度、稳定性和动态响应速度，实现了高精度的弧形运动轨迹的输出。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。