基于磁电位移检测的液压驱动器

技术领域

本发明涉及检测传感器技术与精密执行器件领域，具体地，涉及一种基于磁电位移检测的液压驱动器。

背景技术

随着航空航天中的微型推进系统、生物工程中的细胞滴定药物输送、深海探测等方面的发展，将新材料技术、超精密定位技术与液压技术结合，实现大行程高精密驱动是流体控制系统发展的一种趋势，因此对液压驱动执行器件以及自动化程度提出了更高的要求。

当前的精密液压执行器件一般均采用外置传感器件的方法，系统的集成度较差。现有技术中也有诸多的设计，例如专利文献CN109854567B公开了一种液压驱动器，提供了一种结构复杂的液压驱动器，但该设计不具备位置输出检测能力。再例如专利文献CN105723101B公开了一种液压驱动器和不连续地改变液压驱动器的位置输出的方法，提供了一种复杂的位置输出改变方法。

但是这些设计均不具备位置输出检测能力，不能很好的实现自动化系统的集成性设计。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于磁电位移检测的液压驱动器。

根据本发明提供的一种基于磁电位移检测的液压驱动器，包括驱动器壳体、检测组件、驱动体以及输出杆；

所述驱动器壳体上设置有第一容纳空间，所述检测组件安装在所述驱动器壳体上并沿所述第一容纳空间的周向布置；

所述输出杆包括依次连接的第一端部、第二端部，所述第二端部安装在所述第一容纳空间的内部并能够在所述驱动体的驱使下运动并能够使第一端部运动到所述第一容纳空间的外部；

当所述驱动体驱使所述输出杆运动时能够改变检测组件周围磁场进而改变检测组件的输出信号从而能够获得由于所述运动而产生的位移。

优选地，所述检测组件包括导磁磁轭、线圈、磁致伸缩体以及压电体；所述磁致伸缩体、压电体依次安装在所述导磁磁轭上，所述线圈沿所述磁致伸缩体的周向布置。

优选地，所述磁致伸缩体能够在所述线圈的激励下工作在共振状态与非共振状态。

优选地，所述磁致伸缩体、压电体分别采用磁致伸缩材料、压电材料制作。

优选地，所述第二端部朝向所述驱动体的一端能够在第一位置和第二位置之间运动，所述第一容纳空间在第一位置和第二位置之间形成第二容纳空间，所述检测组件沿所述第二容纳空间的周向布置。

优选地，所述驱动器壳体采用非导磁材料。

优选地，所述非导磁材料为塑料、铝合金、钛合金中的任一种。

优选地，所述第二端部采用如下任一种材质：

-导磁材料；

-永磁体材料；

-非导磁材料。

优选地，所述导磁材料采用如下任一种材质：

-坡莫合金；

-电工纯铁；

-硅钢；

-非晶合金。

优选地，所述驱动体采用如下任一种流体：

-水；

-包括磁性颗粒的水；

-磁性液体。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明中的液压驱动器结构简单，集成度高，且易于保证加工制造精度。

2、本发明创新性的将磁电位移检测部件集成进液压驱动器，使得驱动器本身具备位置检测能力，可以轻松的实现驱动器位置输出的控制。

3、本发明中通过选择驱动器中输出杆部件的材质或者液体介质的成分均可实现输出位置的检测，能够根据具体的应用场景灵活设置，实用性强。

4、本发明提出的基于磁电效应的位移检测方式，使用方便，且能够对流体产生的微小位移或输出杆产生的微小位移进行超精密检测，测量精度高。

5、本发明驱动过程能够实现位移的自检测，进而能够实现预定位移的自控控制驱动，自动化程度高。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明实施例2的结构及工作原理示意图；

图2为本发明实施例3的结构及工作原理示意图。

图中示出：

1-驱动器壳体3-驱动体

2-检测组件4-输出杆

21-导磁磁轭41-第一端部

22-线圈42-第二端部

23-磁致伸缩体d-输出杆输出位移

24-压电体V-压电体输出电压信号

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1：

本发明提供了一种基于磁电位移检测的液压驱动器，包括驱动器壳体1、检测组件2、驱动体3以及输出杆4，所述驱动器壳体1上设置有第一容纳空间5，所述检测组件2安装在所述驱动器壳体1上并沿所述第一容纳空间的周向布置；所述输出杆4包括依次连接的第一端部41、第二端部42，第一容纳空间5作为输出杆4伸出与缩回运动的通道，所述第二端部42安装在所述第一容纳空间5中并能够在所述驱动体3的驱使下与第一端部41同步运动，所述第一端部41能够被驱动运动到所述第一容纳空间5的外部并连接其他设备实现相应的功能，作为液压驱动器输出驱动力的传动部件；当所述驱动体3驱使所述输出杆4运动时能够使所述检测组件2周围的磁场变化进而能够获得所述输出杆4运动的位移。

进一步地，所述检测组件2周围的磁场变化可以是由于所述输出杆4上的磁性件运动引起，或者由于驱动体3在第一容纳空间5中的运动引起。

具体地，所述第二端部42朝向所述驱动体3的一端能够在第一位置和第二位置之间运动，所述第一容纳空间5在第一位置和第二位置之间形成第二容纳空间，所述检测组件2沿所述第二容纳空间的周向布置。

具体地，所述第二端部42既可以采用磁性件，如导磁材料制作，导磁材料如坡莫合金、电工纯铁、硅钢、非晶合金等。又如采用永磁体材料制作。所述第二端部42又可以采用非磁性件，如采用非导磁材料制作。

具体地，所述检测组件2包括导磁磁轭21、磁致伸缩体23以及压电体24，所述磁致伸缩体23、压电体24依次安装在所述导磁磁轭21上。所述磁致伸缩体23的周向优选设置有线圈22且所述磁致伸缩体23能够在所述线圈22的激励下工作在共振状态与非共振状态，能够增强压电体24变化的电压信号，增强检测的灵敏度。

具体地，所述驱动器壳体1采用非导磁材料，所述非导磁材料为塑料、铝合金、钛合金中的任一种或任多种材料。

具体地，所述驱动体3既能够采用如水、包括磁性颗粒的水、磁性液体等流体，驱动体3还能够采用金属导磁材料、非导磁材料制作的固体件，都能够获得本发明的驱动效果。

实施例2：

本实施例为实施例1的一个优选例。

本实施例提供了一种基于磁电位移检测的液压驱动器，包括驱动器壳体1、检测组件2、驱动体3以及输出杆4，如图1所示，检测组件2在线圈22激励下产生磁场，经由驱动器输出杆4以及驱动体3形成闭合磁路，当驱动体3驱动输出杆4产生输出位移时，闭合磁路中输出杆4以及驱动体3的比例产生变化，从而最终作用于磁电位移检测组件2上的磁场发生变化，进而能够使磁致伸缩体23伸长或缩短，因此磁致伸缩体23挤压压电体24的程度发生变化，进而从压电体24上检测得到与输出杆4输出位移相对应变化的检测电压。其中，所述驱动器壳体1采用非导磁塑料材料，所述驱动器输出杆4的第一端部41采用非导磁材料，第二端部42采用坡莫合金导磁材料的形式，所述驱动体3采用纯水。

进一步地，所述检测组件2包括线圈22、磁致伸缩体23、压电体24以及导磁磁轭21，其中，磁致伸缩体23、压电体24分别采用磁致伸缩材料、压电材料制作，导磁磁轭21中提供限位空间并依次安装磁致伸缩体23、压电体24，当磁致伸缩体23由于周围磁场变化时出现伸长或缩短的变化进而改变对压电体24的挤压力，从而最终改变压电体24的电压信号。

具体地，检测组件2在线圈22激励下工作于共振状态，所述输出杆4在驱动体3作用下产生输出位移d，作用于检测组件2上的磁场随d变化而变化进而使磁致伸缩体23伸长或缩短最终使压电体24产生变化的检测电压信号。

最终实现驱动器输出位移传感。

实施例3：

实施例3为实施例1的变化例。

本实施例在实施例2的基础上，与实施例2的区别在于：

本实施实例提供了一种基于磁电位移检测的液压驱动器，如图2所示，所述驱动器输出杆4采用非导磁材料，所述驱动体3采用磁性液体，闭合磁路中磁性液体的比例随着输出位移d的增加而增大，进而使作用于检测组件2上的磁场随d变化而变化。

最终实现驱动器输出位移传感。

本发明的工作原理如下：

检测组件2在线圈22的激励下产生磁场，经由输出杆4以及驱动体3形成闭合磁路，当驱动体3驱动输出杆4产生输出位移d时，闭合磁路中输出杆4以及驱动体3的比例产生变化，从而最终作用于磁致伸缩体23上的磁场发生变化，所述磁致伸缩体23在变化磁场的作用下出现伸长或缩短进而对压电体24的挤压程度发生变化，从而使压电体24产生变化的电压信号V，得到与输出位移相对应的检测电压，最终实现驱动器输出位移传感。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。