[發明專利]電場式驅動器

有效

• 申請號: 201210594004.8
• 申請日: 2012-12-29
• 公開（公告）號: CN103078551A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 肖國選
• 申請（專利權）人: 肖國選
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明提供一種電場式驅動器，屬于將電能轉換為機械能出力的驅動裝置領域，可廣泛代替各種電磁式驅動器以及應用于各種需要將電能轉換為機械能出力的場合。

背景技術

目前普遍使用的驅動器主要為電磁式驅動器，它是通過對電磁線圈通過電流產生磁場，繼而吸引銜鐵輸出動力和位移的，電磁式驅動器為電流驅動的，功耗很大，發熱嚴重，并產生大量電磁噪聲和音頻噪音，其壽命很有限；基于逆壓電效應之縱效應工作的疊層型壓電致動器價格非常昂貴，目前僅應用于要求非常高的高精尖端設備；基于逆壓電效應之橫效應工作的壓電雙晶片致動器盡管節能，輸出位移較大，但出力太小，不能普及應用。

發明內容

根據以上現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是：提供一種能耗極低、大出力大位移、壽命長、結構簡單成本低、響應迅速、工作穩定可靠的電場式驅動器。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：本發明電場式驅動器包括致動器和驅動電路兩部分，其特征在于：在彈性基板的兩面或僅一個面粘貼壓電陶瓷片，以此作成壓電驅動片，把若干壓電驅動片合理組合在一起作成致動器，從而把若干壓電驅動片的出力和位移相疊加在一起，在驅動電路的控制驅動下共同輸出動力和位移，達到大出力和大位移的目的。

本發明采用壓電陶瓷片作為從電能到機械能的轉換材料，本發明的壓電陶瓷片基于逆壓電效應之橫效應或電致應變效應工作的，其穩態時僅通過極微小的漏電流，相比同規格電磁鐵其功耗忽略不計，將它作成壓電驅動片結構可使壓電陶瓷片的位移得到許多倍的放大，而壓電驅動片的結構非常簡單，其生產成本低，壓電驅動片自身無可動部件，其壽命很長，且響應很快，工作穩定可靠，并且發生意外卡死無響應的極端情況也不會損壞壓電驅動片。

進一步，在緊臨壓電驅動片的一個側面旁邊設置擋板，以防止意外的過負荷沖擊損傷壓電驅動片。

更進一步，壓電驅動片要串聯緩沖電阻，以免初始充電電流對壓電陶瓷片的沖擊損害，為了便于連接緩沖電阻和提高響應速度，電容量大的壓電驅動片的一個電極面按縱向均勻分割出若干小電極。

再進一步，壓電驅動片可設置包括一片或多片壓電陶瓷片，且壓電陶瓷片可包括單層或多層壓電陶瓷體，以使壓電驅動片的結構簡單緊湊，同一致動器使用特性一致的壓電驅動片。

再者，致動器的可動部件的電氣連線采用軟導線，以適應致動器的可靠穩定工作需要。

本發明電場式驅動器的壓電驅動片采用通電彎曲變形的工作方式。基于此，致動器包括轉動式和直動式兩種類型實施例，其特征分別為：

轉動式實施例：把各壓電驅動片的一端用一連接板等間距固定連接在一起，把各壓電驅動片的另一端用轉軸通過另一連接板等間距連接在一起，以使兩個連接板產生相對平行運動輸出動力和位移。

直動式實施例：每兩片壓電驅動片的兩端分別用轉軸通過兩連接板等間距連接在一起組成基本單元，此兩片壓電驅動片按照相反彎曲變形方向配置，各相鄰基本單元依次通過壓電驅動片中部的連接塊固定連接在一起。

各緩沖電阻設置安裝在致動器的連接板上，以減少致動器的引線數量，簡化結構。

本發明所述的壓電驅動片的出力和復位是通過由驅動電路對壓電陶瓷片充電和放電實現的，而不另加其它機械復位裝置。

本發明所述的驅動電路包括整流電路、開關隔離電路、電壓邏輯判斷電路和放電開關電路，其中整流電路不設置在輸入為直流電壓的驅動電路中。整流電路把輸入的交流電壓轉換成直流電壓，該直流電壓分別輸入開關隔離電路和電壓邏輯判斷電路，開關隔離電路主要實現開關功能，電壓邏輯判斷電路根據輸入電壓的有無控制放電開關的導通或截止，存在輸入電壓時，開關隔離電路導通，放電開關電路截止，向各壓電驅動片提供驅動電壓，使驅動器出力；沒有輸入電壓時，開關隔離電路截止，開關放電電路導通，各壓電驅動片迅速釋放存儲的電荷，使驅動器復位。