专利名称：电致变形驱动装置的制作方法
技术领域：
电力是现代人类生活不可缺少的动力。电能必须通过电能—机械能转换装置才能成为机械设备的驱动力。最常见的电能—机械能转换装置是电动机。然而，由于电动机结构笨重(外壳、定子、转子)、运动方式单一(旋转运动)、传动机构繁琐(联轴器、减速器、离合器等)、超负荷能力低和环境适应能力差等原因，在许多场合，电动机的应用受到了限制，而代之于液压、气动或手动操作。电磁开关是电能转换为机械能的又一装置，但它只能完成短行程单方向的机械动作。
根据仿生学和电磁学的原理，本人构思了一种新型的电能—机械能转换装置电致变形驱动装置。
这种电致变形驱动装置包括若干个变形单元，变形单元包括磁性体和环绕在其周围的弹性体；这些变形单元沿各自磁性体的磁极连线方向排成一列；部分或全部变形单元通过引线可与外电路相联，在外电路控制下其磁性体可以发生激磁、消磁或磁极颠倒。附
图1是变形单元的结构示意图，图中包括磁性体1、弹性体2和引线3。
附图2表示了构成电致变形驱动装置的两种组合模式。图2-1中，变形单元的磁性体由电磁芯圈制成；电磁芯圈的抽头之一为中性联接端，它们均与中性线5相联接；电磁芯圈的另一抽头为极向控制端，变形单元的极向控制端按一替一间隔分别与恒极向控制线7和变极向控制线6相联接。中性线5通过z点接地，恒极向控制线7通过b点与外电路相联，变极向控制线6通过a点与外电路相联。图2-2中，全部变形单元的磁性体有半数为永磁材料4制成，其余为电磁芯圈1制成，它们均被弹性体2所包围；前者叫做恒极向单元，后者叫做变极向单元；恒极向单元与变极向单元按一替一间隔排列。变极向单元的电磁芯圈有两个抽头，抽头之一为中性联接端，与中性线5相联；另一抽头为极向控制端，所有变极向单元的极向控制端均与变极向控制线6相联。中性线5通过z点接地，极向控制线6通过a点与外电路相联。
附图3表示电致变形驱动装置的工作原理。图3-1中，电致变形驱动装置处于松驰状态，这时a、b两点电压皆为0。图3-2中，电致变形驱动装置处于舒张状态；这时a点负带-V伏电压，b点负带+V伏电压，变形单元的磁性体按一替一间隔形成了两个极性相对的组合；在同性磁极的斥力下，变形驱动装置沿磁极方向向两端舒张；与松驰状态相比，发生了+ΔL的纵向形变。图3-3中，电致变形驱动装置处于收缩状态；这时a点和b点均负带+V伏电压，变形单元的磁性体形成了磁极顺向排列；在异性磁极的引力下，变形驱动装置沿磁极方向向中段收缩；与松驰状态相比，发生了-ΔL的纵向形变。
无论变形驱动装置处于舒张状态还是收缩状态，一旦撤去外加电压，它就会在弹性体的弹力作用下恢复到松驰状态。
这种电致变形驱动装置可以应用于多种运动机构中。附图4至附图6列举了三个应用例。
附图4表示一个弯曲机构。图中包括电致变形驱动装置1、挠性管2和刚性端板3。图4-1中，两组变形驱动装置均处于松驰状态，这时挠性管平直。图4-2中，上一组变形驱动装置处于舒张状态，下一组变形驱动装置处于收缩状态，这时挠性管弯曲。该机构可以完成某些材料的弯曲加工。
附图5表示一个推举机构。图中包括电致变形驱动装置1、支承缸体2、推举杆3和导向盘4。图5-1中，变形驱动装置处于收缩状态，推举杆位于最低位置。图5-2中，变形驱动装置处于松驰状态，推举杆位于中间位置。图5-3中，变形驱动装置处于舒张状态，推举杆位于最高位置。该机构可以完成物件的直线推移。
附图6表示一个屈臂机构。图中包括电致变形驱动装置1、支承缸体2、韧性拉筋3和臂杆4。图6-1中，变形驱动装置处于松驰状态，臂杆位于平放位置。图6-2中，变形驱动装置处于收缩状态，臂杆位于屈举位置。该机构可以实现对物件的升举和拖移动作。
电致变形驱动装置还可以应用于旋转机构、摆动机构等多种场合，并可以实现多种机构的组合动作。
电致变形驱动装置的工作机理类似于动物肌肉的运动。
应用电致变形驱动装置于运动机构中，若配以相应的控制电路，辅以限位、锁位、定时等保护措施，便可以实现携带轻便、动作简捷、超负荷能力高、环境适应能力强等较优越的性能。
目前可以用来制造电致变形驱动装置的材料还不够理想。电磁芯圈可采用硅钢片型芯、缠绕绝缘铜导线的方式来制作；弹性体可用高强度橡胶或抗磁性弹簧来制作。用这类材料制成的电致变形驱动装置，其体积会比较大，造价会比较高，电磁芯圈的耐用性也不会太理想。若能研制出一种新型的非金属材料的电磁芯圈，发生如晶体管取代电子管、集成电路取代分立元件电路那样的技术变革，则电致变形驱动装置一定会获得极强的生命力，必将广泛应用于人类生活的各个领域中。
权利要求1.一种电致变形驱动装置，包括若干个变形单元，其特征是变形单元包括磁性体和环绕在其周围的弹性体；这些变形单元沿各自磁性体的磁极连线方向排成一列；部分或全部变形单元通过引线可与外电路相联。
2.按照权利要求1所述的电致变形驱动装置，其特征是变形单元的磁性体由电磁芯圈制成；电磁芯圈的抽头之一为中性联接端，另一抽头为极向控制端；变形单元的极向控制端按一替一间隔分别与恒极向控制线和变极向控制线相联。
3.按照权利要求1所述的电致变形驱动装置，其特征是全部变形单元的磁性体有半数为永磁材料制成，其余为电磁芯圈制成；前者叫做恒极向单元，后者叫做变极向单元；恒极向单元与变极向单元按一替一间隔排列；变极向单元的电磁芯圈有两个抽头，抽头之一为中性联接端，另一抽头为极向控制端；所有变极向单元的极向控制端均与变极向控制线相联。
专利摘要一种电致变形驱动装置,属于电能向机械能转变的能量转换装置。它包括若干个变形单元、变形单元包括磁性体和环绕在其周围的弹性体。部分或全部变形单元通过引线可与外电路相联,在外电路控制下其磁性体可以发生激磁、消磁或磁极颠倒。在磁场力和弹性力的作用下,这种材料便可产生舒张、收缩、松弛等形位变化,这种形位变化可以应用于多种运动机构中。
文档编号H01L41/08GK2278999SQ96205580
公开日1998年4月15日 申请日期1996年3月4日 优先权日1996年3月4日
发明者谷雁冰 申请人:谷雁冰