[發明專利]一種夾持式直線型壓電驅動器

無效

• 申請號: 201310330814.7
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103441701A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 潘松;曹炳鑫;張建輝;黃衛清
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及一種壓電驅動器，特別是一種利用壓電疊堆驅動的直線型壓電驅動器，屬于壓電應用領域。

背景技術

壓電驅動器與傳統電機相比，具有結構簡單、小型輕量、響應速度快、噪聲低、低速大轉矩、控制特點好、斷電自鎖、運動準確等優點，另外還具有耐低溫、真空等適應太空環境的特點。但是，現有技術中的直線型壓電驅動器仍然存在結構緊湊性不足、裝配難度高、可操作性弱、控制精度低、性能穩定性差、可調范圍窄等問題，一定程度上阻礙了壓電驅動器的發展進程。傳統的尺蠖式壓電驅動器采用壓電疊堆加電箝位，在運動過程中要求箝位機構提供足夠大的箝位力，同時由于壓電疊堆的變形較小，接觸面的輕微變形就會影響箝位力，從而影響了直線型壓電驅動器的性能，為此對機械加工和裝配提出了很高的要求，影響了其推廣和應用。

壓電驅動器近年來受到越來越多的國內外學者的關注，發展形勢相當可觀，具有相當廣泛的應用前景。相對于傳統的電磁型電機，該種直線型壓電驅動器不僅有壓電驅動器所具有的優點，而且能夠實現直線型電機中被驅動物體的直線運動，采用改進的箝位機構實現斷電箝位，使得電機具有對機械加工和裝配要求低、驅動力大、可操控性高、制造成本較低、易于設計、結構對稱、工作面多、功耗低、使用壽命長等優點。

發明內容

技術問題

本發明要解決的技術問題是提供一種夾持式直線型壓電驅動器，該壓電驅動器采用壓電疊堆作為驅動源，及采用特殊結構的夾持裝置。有效的提高了壓電驅動器的控制精度，而且結構簡單、易于裝配、可操控性強、抗干擾能力強。

技術方案

為了解決上述的技術問題，本發明的夾持式直線型壓電驅動器包括導軌、由第一支腳、第二支腳組成的支撐部、柔性彈片和壓電疊堆，支撐部用于支持導軌，其中，所述的柔性彈片設置于第一支腳和第二支腳之間并且兩端分別與第一支腳和第二支腳連接；所述的壓電疊堆嵌設于柔性彈片的開孔內；所述的第一支腳具有與導軌相連接的第一支腳本體和延伸出第一支腳本體的第一、第二支撐腿，第一、第二支撐腿相對的表面分別設有第一、第二電磁鐵；所述的第二支腳具有與導軌相連接的第二支腳本體和延伸出第二支腳本體的第三、第四支撐腿，第三、第四支撐腿相對的表面分別設有第三、第四電磁鐵；所述的第一支腳本體和第二支腳本體與導軌之間可產生相對運動。其中，各支撐腿相對表面設置的電磁鐵未施加驅動電壓時處于自由狀態，電磁鐵之間不產生作用力的作用。

更進一步地，所述的柔性彈片的第一端通過第一螺栓固定在第一支腳本體上，其第二端通過第二螺栓固定在第二支腳本體上。

更進一步地，所述的第一、第二螺栓與壓電疊堆相接觸的表面為球面。在緊固螺栓時，螺栓球面與壓電疊堆相接觸表面之間產生一沿螺栓軸向的摩擦作用力，為了加大其與壓電疊堆之間的摩擦力，螺栓與壓電疊堆相接觸的表面采用球面設計，有效的防止了壓電疊堆松動。

更進一步地，所述的壓電疊堆與第一、第二螺栓相接觸的端面分別涂有高性能的導電絕緣材料。

更進一步地，所述的第一支腳本體朝向導軌的表面具有第一U形缺口，背離導軌的表面具有第二U形缺口，第一U形缺口與第二U形缺口不連通并且通過第一連接橋連接；第二支腳本體朝向導軌的表面具有第三U形缺口，背離導軌的表面具有第四U形缺口，第三U形缺口與第四U形缺口不連通并且通過第二連接橋連接。各支腳本體中，兩個U形缺口與其間的連接橋構成一杠桿結構，其中所述的連接橋相當于杠桿的支點。

更進一步地，所述的第一支腳本體和第二支腳本體之間設有預緊彈簧，所述預緊彈簧兩端分別通過固定螺栓固定在第一U形缺口和第三U形缺口處，為第一U形缺口和第三U形缺口兩側提供預緊力。

更進一步地，所述的導軌與第一U形缺口和第三U形缺口對應的位置設有凸塊。當本裝置處于原始狀態時，所述的凸塊內嵌于第一U形缺口和第三U形缺口中。由于預緊彈簧的作用，第一、第三U形缺口兩側壁對導軌的凸塊產生一壓力作用，從而將第一支腳、第二支腳自鎖于導軌的凸塊。

本發明技術方案的夾持式直線型壓電驅動器的具體工作過程如下：