作品“磁致伸縮式慣性沖擊精密直線電機(jī)”采用稀土超磁致伸縮材料(GMM)為驅(qū)動(dòng)源,基于慣性沖擊運(yùn)動(dòng)原理,提出了一種新型精密直線電機(jī)。 電機(jī)以鋸齒波形電流為驅(qū)動(dòng)信號(hào),可實(shí)現(xiàn)雙向直線運(yùn)動(dòng),并能實(shí)現(xiàn)精確定位。經(jīng)測試,樣機(jī)的位移分辨率優(yōu)于0.05μm,最大速度大于200μm/s,能夠以低電壓驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)(大于10N),可實(shí)現(xiàn)無纜驅(qū)動(dòng),運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好。
慣性沖擊電機(jī)是利用慣性沖擊來實(shí)現(xiàn)精密位移的一種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),具有運(yùn)動(dòng)范圍大、位移分辨率高、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn), 可在進(jìn)行步進(jìn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)精確定位。
目前, 慣性沖擊電機(jī)已在生物工程、微型零件操作與裝配、機(jī)器人和醫(yī)療器械等領(lǐng)域獲得初步應(yīng)用?,F(xiàn)有的慣性沖擊電機(jī)一般采用壓電功能材料驅(qū)動(dòng),但是由于壓電材料存在有纜驅(qū)動(dòng)、變形量小、功率密度小、高電壓驅(qū)動(dòng)的不足,導(dǎo)致現(xiàn)有的壓電式慣性沖擊電機(jī)存在運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性較差、運(yùn)動(dòng)速度慢、負(fù)載能力弱、可靠性低的問題,因而在較大功率場合應(yīng)用受到限制。
針對(duì)現(xiàn)有慣性沖擊電機(jī)的不足,作品提出了一種新型精密直線電機(jī)。利用稀土超磁致伸縮材料的磁致伸縮效應(yīng),結(jié)合慣性沖擊原理,實(shí)現(xiàn)直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。直線電機(jī)以鋸齒波形電流為驅(qū)動(dòng)信號(hào),可實(shí)現(xiàn)雙向直線運(yùn)動(dòng),并能實(shí)現(xiàn)精確定位。經(jīng)測試,作品樣機(jī)的位移分辨率優(yōu)于0.05μm,最大正向速度大于200μm/s,能夠以低電壓驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)(大于10N),而且實(shí)現(xiàn)了無纜驅(qū)動(dòng),可靠性高。
我國是稀土資源大國,“中東有石油,中國有稀土”,但是,我國在稀土應(yīng)用領(lǐng)域的研究遠(yuǎn)落后于美國、日本等發(fā)達(dá)國家。稀土應(yīng)用產(chǎn)品可帶來超過稀土材料價(jià)值數(shù)十倍、甚至數(shù)百倍的經(jīng)濟(jì)效益。在稀土產(chǎn)業(yè)鏈中,越向下游延伸,產(chǎn)品的技術(shù)含量越高,附加值也越高。
2011年,國務(wù)院通過了《國務(wù)院關(guān)于促進(jìn)稀土行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的若干意見》,提出進(jìn)行稀土產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,改變我國目前稀土產(chǎn)業(yè)“資源大國、產(chǎn)業(yè)弱國”的狀況,充分發(fā)揮稀土應(yīng)用產(chǎn)品的龍頭作用,帶動(dòng)稀土產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 國內(nèi)外很多專家認(rèn)為,作為一種新型的功能材料,稀土超磁致伸縮材料(GMM)的應(yīng)用將會(huì)誘發(fā)一系列的新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝。作品開展稀土超磁致伸縮材料應(yīng)用器件研究與開發(fā),對(duì)于拓寬我國稀土材料應(yīng)用領(lǐng)域具有積極的意義。
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 三等獎(jiǎng)
(1)2010年9月,作品獲**校大學(xué)生課外科研訓(xùn)練計(jì)劃重點(diǎn)課題資助,項(xiàng)目立項(xiàng);
(2)2011年3月作品獲第十二屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外科技學(xué)術(shù)作品競賽**校級(jí)一等獎(jiǎng);
(3)2011年5月作品獲第十二屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外科技學(xué)術(shù)作品競賽**賽區(qū)一等獎(jiǎng);
(4)2011年5月,針對(duì)作品內(nèi)容,我們委托**科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所進(jìn)行了項(xiàng)目查新,查新結(jié)論為:未見采用稀土超磁致伸縮材料為驅(qū)動(dòng)源應(yīng)用于慣性沖擊式精密直線電機(jī)的文獻(xiàn)報(bào)道,本查新項(xiàng)目具有新穎性。