[發明專利]一種通過壓電-連桿機構實現扭矩的作動器及方法

有效

• 申請號: 201410105326.0
• 申請日: 2014-03-20
• 公開（公告）號: CN103904938A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 張舒文;徐明龍;邵恕寶;朱建陽;苗維凱;安增勇
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02N2/10
• 分類號: H02N2/10;H02N2/12;H02N2/14
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種通過壓電-連桿機構實現扭矩的作動器，其特征在于：包括作動圓盤（7），通過作動圓盤（7）偏心處的銷釘二（6）和作動圓盤（7）連接的多個作動桿（4），作動桿（4）的另一端通過銷釘一（3）和壓電約束-多級位移放大機構（1）的下端相連接，壓電約束-多級位移放大機構（1）的上端固定，壓電約束-多級位移放大機構（1）內放置壓電堆（2），壓電堆（2）通電壓時橫向膨脹，導致其縱向長度收縮，壓電約束-多級位移放大機構（1）通過銷釘一（3）給作動桿4輸出拉力；所述壓電約束-多級位移放大機構（1）、壓電堆（2）、銷釘一（3）、作動桿（4）通過壓電堆（2）的伸縮實現連桿往復運動的功能，組成壓電-連桿機構（5）；還包括控制器（8），和控制器（8）連接的驅動器（9），所述驅動器（9）和多個壓電-連桿機構（5）的壓電堆（2）連接，控制器（8）輸出不同相位的控制信號通過驅動器（9）送入多個壓電-連桿機構（5）中驅動壓電堆（2）進行不同相位的伸縮，實現銷釘二（6）圍繞作動圓盤（7）圓心轉動，并帶動作動圓盤（7）勻速轉動、均衡的輸出扭矩；停止輸出扭矩后，各壓電-連桿機構（5）停止動作，作動器被鎖止，且由于時間選擇的任意性，該作動器鎖止于任意相位。

2.根據權利要求1所述的一種通過壓電-連桿機構實現扭矩的作動器，其特征在于：在有不同量程的輸出需求時，所述壓電約束-多級位移放大機構（1）能夠級聯設置，級聯個數隨作動需求而定。

3.權利要求1所述作動器實現扭矩的方法，其特征在于：控制器（8）輸出不同相位的控制信號，并將其送入驅動器（9）中，由驅動器（9）將驅動信號送入不同的壓電-連桿機構（5）中的壓電堆（2），壓電堆（2）接收驅動信號后進行周期性伸縮并通過約束其的壓電約束-多級位移放大機構（1）作用于銷釘一（3），推動作動桿（4），繼而使作動桿（4）作用于固定在作動圓盤（7）偏心處的銷釘二（6），拉動作動圓盤（7）轉動；控制器（8）輸出不同相位的控制信號，使送入不同壓電-連桿機構（5）的驅動信號具有相位差，即某些壓電-連桿機構（5）空回時，其他壓電-連桿機構（5）輸出不同大小的拉力，以使作動圓盤7的勻速轉動和輸出較為恒定的扭矩；當需要停止輸出并鎖止時，控制器（8）輸出一個實時信號，驅動器（9）將壓電堆（2）的驅動電壓保持在該時刻，作動器輸出停止并鎖止。