[發明專利]基于壓電驅動的三基體作動器及其工作方法

有效

• 申請號: 201610251428.2
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN105827145B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 彭瀚旻;盧鵬輝;朱攀丞
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02N2/10
• 分類號: H02N2/10;H02N2/12;H02N2/14;H02N2/02;H02N2/04;H02N2/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

1.一種基于壓電驅動的三基體作動器，其特征在于：包括第一鈦合金基體(3)、安裝于第一鈦合金基體(3)上的第一壓電陶瓷片(2)、安裝于第一鈦合金基體(3)上的第一剛性可伸縮足(1)、第二鈦合金基體(5)、安裝于第二鈦合金基體(5)上的第二壓電陶瓷片(6)、安裝于第二鈦合金基體(5)上的第二剛性可伸縮足(4)、第三鈦合金基體(8)、安裝于第三鈦合金基體(8)上的第三壓電陶瓷片(9)、安裝于第三鈦合金基體(8)上的第三剛性可伸縮足(10)以及金屬底座(7)，所述第一鈦合金基體(3)、第二鈦合金基體(5)和第三鈦合金基體(8)上都形成有貫穿其內、外側面的通孔，三個通孔的內表面均是光滑的，所述第一鈦合金基體(3)、第二鈦合金基體(5)和第三鈦合金基體(8)的外側面分別粘有第一剛性可伸縮足(1)、第二剛性可伸縮足(4)和第三剛性可伸縮足(10)，所述第一鈦合金基體(3)、第二鈦合金基體(5)和第三鈦合金基體(8)的內側面分別和金屬底座(7)的三個側面以點接觸的形式連接在一起。

2.一種如權利要求1所述的基于壓電驅動的三基體作動器的工作方法，其特征在于：包括如下步驟

步驟一：第一壓電陶瓷片(2)在正余弦電壓的作用下，使第一鈦合金基體(3)產生相對于其軸線的扭轉運動，第二壓電陶瓷片(6)在正余弦電壓的作用下，使第二鈦合金基體(5)產生相對于其軸線的扭轉運動，第三壓電陶瓷片(9)在正余弦電壓的作用下，使第三鈦合金基體(8)產生相對于其軸線的扭轉運動；

步驟二：通過分別調節第一壓電陶瓷片(2)、第二壓電陶瓷片(6)和第三壓電陶瓷片(9)上正余弦電壓的初相位，分別使得第一鈦合金基體(3)、第二鈦合金基體(5)和第三鈦合金基體(8)產生具有可變初相位的扭轉運動；

步驟三：通過分別改變第一壓電陶瓷片(2)、第二壓電陶瓷片(6)和第三壓電陶瓷片(9)上的電壓正負，將分別使得第一鈦合金基體(3)、第二鈦合金基體(5)和第三鈦合金基體(8)產生具有與原扭轉方向相反的扭轉運動；

步驟四：最終，通過金屬底座(7)的連接，將三個鈦合金基體的扭轉運動合成一個作動器的運動。

3.如權利要求2所述的基于壓電驅動的三基體作動器的工作方法，其特征在于：所述第一壓電陶瓷片(2)、第二壓電陶瓷片(6)和第三壓電陶瓷片(9)在相同的正余弦電壓作用下，使第一鈦合金基體(3)、第二鈦合金基體(5)和第三鈦合金基體(8)的扭轉運動具有相同的初相位和相同的方向，第一剛性可伸縮足(1)、第二剛性可伸縮足(4)和第三剛性可伸縮足(10)的長度相同時，該作動器作原地旋轉運動。

4.如權利要求3所述的基于壓電驅動的三基體作動器的工作方法，其特征在于：在改變作用于第三壓電陶瓷片(9)上正余弦電壓的初始方向的條件下，當斷開作用于第一壓電陶瓷片(2)上的正余弦電壓時，將第一剛性可伸縮足(1)長度伸長或縮短，則可使該作動器重心沿著第一鈦合金基體(3)內側或外側的方向偏移，使得該作動器沿著第一鈦合金基體(3)軸線所在的直線上做直線運動；當斷開作用于第二壓電陶瓷片(6)上的正余弦電壓時，將第二剛性可伸縮足(4)長度伸長或縮短，則可使該作動器重心沿著第二鈦合金基體(5)內側或外側的方向偏移，使得該作動器沿著第二鈦合金基體(5)軸線所在的直線上做直線運動，同理，當變作用于第一壓電陶瓷片(2)或第二壓電陶瓷片(6)上的正余弦電壓的初始方向時，將第三剛性可伸縮足(10)的長度伸長或縮短，則可使作動器重心沿著第三鈦合金基體(8)內側或外側的方向偏移，使得該作動器沿著第三鈦合金基體(8)軸線所在的直線上做直線運動。

5.如權利要求4所述的基于壓電驅動的三基體作動器的工作方法，其特征在于：當該作動器沿著第一鈦合金基體(3)軸線所在的直線上做直線運動時，通過調節第二剛性可伸縮足(4)的長度和第三剛性可伸縮足(10)的長度，使得該作動器的重心產生偏離，使得作動器在沿著直線運動的時候左轉向或右轉向。