发明内容
[0004] 本发明针对现有技术的不足提供了一种超磁致伸缩步进电机，该步进电机具有结构紧凑、功重比大、输出转矩大、效率高和能实现正反两个方向任意角度转动的优点；
[0005] 为实现上述目的，本发明提出如下的技术方案：一种超磁致伸缩步进电机，包括输出轴，由转子、超磁致伸缩驱动器、连杆、定子和离合器组成的旋转驱动装置，轴承，壳体和端盖。旋转驱动装置中转子和定子同轴，转子和离合器为同轴固定连接，超磁致伸缩驱动器可输出长度方向的伸缩运动，超磁致伸缩驱动器一端和定子固定连接、另一端和连杆一端形成转动副连接，连杆另一端和转子以转动副形式连接，连杆和转子连接点所对应的转子半径与连杆之间所成的角度为钝角，连杆和超磁致伸缩驱动器之间所成的角度也为钝角，磁致伸缩器的长度方向和其与定子连接点所在半径的方向相同，多个超磁致伸缩驱动器和连杆关于转子中心对称均匀分布。旋转驱动装置的定子和壳体之间为固定连接，旋转驱动装置的转子和输出轴为同轴关系，旋转驱动装置的离合器和输出轴为同轴关系，离合器在抱紧状态下旋转驱动装置和输出轴之间为过盈配合，离合器在松开状态下输出轴和旋转驱动装置为间隙配合。输出轴通过轴承和壳体之间形成转动副连接，端盖和壳体之间为可拆卸固定连接；
[0006] 所述超磁致伸缩驱动器由超磁致伸缩棒和驱动线圈组成，在驱动线圈产生的变化磁场作用下，超磁致伸缩棒会产生沿长度方向的伸缩运动；
[0007] 所述转子为中心对称的圆盘状，同时为减小步进电机输出力矩时转子本身的转动惯量，增大其负载能力，转子结构可进行减重处理，将其设计为蜂窝状或轮辐状；
[0008] 所述连杆和超磁致伸缩驱动器之间以及连杆和转子之间的转动副连接可以由轴承实现，也可以以柔性铰链的方式实现；
[0009] 所述多个旋转驱动装置可以以输出力矩方向相同的安装方式、相邻旋转驱动装置输出力矩相反的安装方式或任何其它旋转驱动装置的排列形式安装，对本步进电机来讲，只需要根据结构和需要控制施加给每个旋转驱动器上电流的方向，全部都可以实现两个方向任意角度的转动；
[0010] 所述输出轴在轴向固定，只存在绕其中心轴线转动的自由度；
[0011] 所述壳体为上端开口的空心圆柱体形状，端盖和壳体上端开口通过螺纹连接固定，以将步进电机内部的旋转驱动装置封装起来，增强其防护可靠性；
[0012] 本发明超磁致伸缩步进电机的工作原理为：首先在第一个旋转驱动装置中关于转子中心对称均匀分布的多个超磁致伸缩驱动器的线圈中施加驱动电流并且离合器抱紧输出轴时，由于磁致伸缩电效应超磁致伸缩驱动器产生长度方向的伸长（或缩短）变形，从而推动连杆带动转子和输出轴进行旋转，当第一个旋转驱动装置中超磁致伸缩驱动器的伸长（或收缩）形变达到最大时，断开第一个旋转驱动装置驱动电流并且松开离合器的同时在第二个旋转驱动装置中关于圆盘转子中心对称均匀分布的多个超磁致伸缩驱动器中施加驱动电流与第一个旋转驱动装置驱动电流方向相同或相反的电流并且使离合器抱紧输出轴，使第二个旋转驱动装置以相同或相反方向的转矩继续驱动输出轴转动，第一个旋转驱动装置则在超磁致伸缩棒的弹性回复力作用下恢复到原来的形状，第二个旋转驱动装置完成一个有限转角的旋转驱动后同样由后面的多个旋转驱动装置进行方向相同方式的步进驱动，最后一个旋转驱动装置完成步进驱动后可继续从第一个旋转驱动装置循环，以此来实现步进电机在正反两个方向任意角度的旋转；
[0013] 本发明超磁致伸缩步进电机相比传统的超磁致伸缩驱动电机来讲其优势在于：采用了多个由转子、关于转子中心对称均匀分布的超磁致伸缩驱动器和连杆、离合器及定子组成的旋转驱动装置，利用离合器和超磁致伸缩驱动器动作的配合实现旋转驱动器依次驱动旋转步进的方法，多个超磁致伸缩驱动器和连杆同时作用使得驱动器的结构紧凑，功重比大，大大提高了电机的输出转矩；利用超磁致伸缩驱动器作为滑块推动连杆直接偏置拉动转子产生扭矩的方法效率更高，且不存在滑动摩擦导致的过热问题；超磁致伸缩驱动器和连杆的对称分布结构抵消了输出轴受到的径向力，使得驱动器的运行更平稳，减小磨损和运行噪音；通循环依次控制多个旋转驱动装置中超磁致伸缩驱动器和离合器的动作可以实现电机正反两个方向任意角度的旋转。
