[發明專利]含二級位移放大結構的角位移型壓電作動器

有效

• 申請號: 201410543033.0
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN104362893A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 武彤暉;徐明龍;敬子建;吳成松
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02N2/04
• 分類號: H02N2/04
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

技術領域

本發明涉及一種壓電作動器，具體涉及一種含二級位移放大結構的角位移型壓電作動器。

背景技術

壓電作動器因其小體積、大作動力、精密微位移特性，在很多領域都有著廣泛的應用，如汽車工程、航天航空等，其輸出的位移具有很高的分辨率，在直線微位移控制方面具有優異的特性，但無法直接輸出角位移。由于單壓電堆輸出位移非常小，若通過簡單的機械結構將直線微位移轉換為微角度，將因輸出角位移太小而不能得到很好的應用。

發明內容

為解決上述現有技術問題，本發明的目的在于提供一種含二級位移放大結構的角位移型壓電作動器，不但能夠使得單壓電堆的直線微位移轉換為角位移輸出，并且通過結構多次放大，輸出可以利用的角位移，同時具有結構簡單，體積小，重量輕的特點。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種含二級位移放大結構的角位移型壓電作動器，包括中部菱形位移放大機構1，置于中部菱形位移放大機構1長軸方向內的壓電堆4，固定在中部菱形位移放大機構1正面的第一角位移機構2，固定在中部菱形位移放大機構1反面的第二角位移機構3，所述第一角位移機構2和第二角位移機構3安裝在中部菱形位移放大機構1短軸方向且結構相同，但第二角位移機構3的安裝方位為第一角位移機構2的安裝方位翻轉180度后所成。

所述第一角位移機構2和第二角位移機構3的中間為圓環轉盤，圓環轉盤上下通過柔性鉸鏈連接兩個中心對稱的連桿，連桿的兩端安裝在中部菱形位移放大機構1短軸方向，連桿在橫向直線位移的推動下能夠使圓環轉盤繞其中心轉動，所述第一角位移機構2和第二角位移機構3在兩端相同方向的推動下，輸出的角位移相反。

所述角位移型壓電作動器輸出的旋轉角度β的表達式為：

β=2θ=ny2R*2=nyR]]>

壓電堆4在長軸Y方向上伸長大小為y的位移，由于中部菱形位移放大機構1的菱形放大原理在短軸X方向上將產生n倍的位移，則第一角位移機構2和第二角位移機構3的上下兩根連桿同時向內側沿短軸平行的方向移動ny/2的位移，由于圓環轉盤產生的角位移為小角度，將連桿推動圓環轉盤轉動的弧度近似于連桿向內側產生的位移ny/2，則第一角位移機構2的圓環轉盤產生的角位移固定第一角位移機構2后中部菱形位移放大機構1將在反作用力下產生-θ的角度，同時第二角位移機構3相對于中部菱形位移放大機構1也產生了-θ的角度，因此最終含二級位移放大結構的角位移型壓電作動器輸出的角度為即通過調節中部菱形位移放大機構1的放大倍數與第一角位移機構2和第二角位移機構3的半徑來得到需要的最大角度。

所述中部菱形位移放大機構1為菱形框架結構，菱形框架結構的短軸方向向外伸出兩臂，分別與第一角位移機構2和第二角位移機構3的兩端固定。

所述第一角位移機構2和第二角位移機構3均為一體成型，避免了機械間隙。

和現有技術相比，本發明具有如下優點：