[發明專利]非對稱菱形鉸鏈正交驅動型壓電粘滑直線馬達及其復合激勵方法

有效

• 申請號: 201610386976.6
• 申請日: 2016-06-06
• 公開（公告）號: CN105897042B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 程廷海;張邦成;柳虹亮;李恒禹;宋兆陽;秦峰
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: H02N2/04
• 分類號: H02N2/04;H02N2/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種非對稱菱形鉸鏈正交驅動型壓電粘滑直線馬達，該非對稱菱形鉸鏈正交驅動型壓電粘滑直線馬達由加載平臺（1）、定子（2）和動子（3）組成；所述定子（2）固定安裝在加載平臺（1）上，動子（3）固定安裝在加載平臺（1）上；其特征在于加載平臺（1）由基座（1-1）、上滑臺（1-2）和手動調節螺桿（1-3）組成；所述基座（1-1）設置動子安裝孔（1-1-1）、動子安裝平面（1-1-8），通過動子安裝孔（1-1-1）將動子（3）安裝在動子安裝平面（1-1-8）上，基座（1-1）底部設置有基座安裝孔（1-1-2），通過螺紋連接可實現基座（1-1）與外圍裝置的固定安裝，基座（1-1）設置有導向架限位螺釘（1-1-3），用于上滑臺（1-2）的移動限位，基座（1-1）設置有滾珠架（1-1-4），用于上滑臺（1-2）的移動導向，基座（1-1）設置有滑板緊固螺釘（1-1-5）、止動螺釘滑板（1-1-6）和止動螺釘（1-1-7），止動螺釘（1-1-7）和止動螺釘滑板（1-1-6）采用螺紋連接，通過調節止動螺釘（1-1-7）實現上滑臺（1-2）的固定，所述基座（1-1）設置有導向架（1-1-9），導向架（1-1-9）安裝有導向架限位螺釘（1-1-3），基座（1-1）設置有彈簧（1-1-10）和下彈簧固定柱（1-1-11），彈簧（1-1-10）的一端通過下彈簧固定柱（1-1-11）連接在基座（1-1）上，基座（1-1）設置有手動調節螺桿安裝孔（1-1-12），其與手動調節螺桿（1-3）進行螺紋連接；所述上滑臺（1-2）設置有定子安裝孔（1-2-1），上滑臺（1-2）設置有滑臺限位螺釘（1-2-2），上滑臺（1-2）設置有上彈簧固定柱（1-2-3），上滑臺（1-2）側面設置有止動螺釘安裝孔（1-2-4），止動螺釘安裝孔（1-2-4）與止動螺釘（1-1-7）螺紋連接，上滑臺（1-2）設置有導向滑桿（1-2-5），導向滑桿（1-2-5）安裝有滑臺限位螺釘（1-2-2）；所述手動調節螺桿（1-3）與手動調節螺桿安裝孔（1-1-12）采用螺紋連接。

2.根據權利要求1所述的一種非對稱菱形鉸鏈正交驅動型壓電粘滑直線馬達，其特征在于定子（2）包括非對稱菱形運動轉換器（2-1）、壓電堆疊（2-2）、預緊螺釘（2-3）和調整墊片（2-4）；所述非對稱菱形運動轉換器（2-1）采用非對稱菱形結構的鉸鏈，非對稱菱形運動轉換器（2-1）設置有安裝通孔（2-1-1），非對稱菱形運動轉換器（2-1）通過安裝通孔（2-1-1）與上滑臺（1-2）的上表面進行緊固連接，非對稱菱形運動轉換器（2-1）設置有切口型柔性鉸鏈（2-1-2）、圓弧形柔性鉸鏈（2-1-6），非對稱菱形運動轉換器（2-1）設置有圓弧切口（2-1-4）、定子驅動足（2-1-5），非對稱菱形運動轉換器（2-1）設置有預緊螺釘安裝孔（2-1-7）與預緊螺釘（2-3）進行螺紋連接；所述壓電堆疊（2-2）的后端面與預緊螺釘（2-3）之間設置有調整墊片（2-4），壓電堆疊（2-2）的前端面與非對稱菱形運動轉換器（2-1）之間設置有調整墊片（2-4）。

3.根據權利要求1所述的一種非對稱菱形鉸鏈正交驅動型壓電粘滑直線馬達，其特征在于動子（3）為雙列交叉滾柱導軌，包括固定導軌（3-1）、活動導軌（3-2）、滾柱保持架（3-3）和導軌安裝螺栓（3-4）；所述固定導軌（3-1）通過動子安裝孔（1-1-1）固定于動子安裝平面（1-1-8）上，動子（3）設置有滾柱保持架（3-3）；固定導軌（3-1）和活動導軌（3-2）的兩端安裝有導軌安裝螺栓（3-4）。

4.根據權利要求2所述的一種非對稱菱形鉸鏈正交驅動型壓電粘滑直線馬達，其特征在于定子（2）的非對稱菱形運動轉換器（2-1）采用5052鋁合金、6061鋁合金、7075鋁合金或Ti-13鈦合金材料；所述加載平臺（1）的基座（1-1）采用的是不銹鋼材料；所述動子（3）采用高碳鋼材料。

5.根據權利要求2所述的一種非對稱菱形鉸鏈正交驅動型壓電粘滑直線馬達，其特征在于所述定子（2）的非對稱菱形運動轉換器（2-1）設置有切口型柔性鉸鏈（2-1-2）和圓弧形柔性鉸鏈（2-1-6），切口型柔性鉸鏈（2-1-2）具有圓角半徑值R1，圓弧形柔性鉸鏈（2-1-6）具有圓角半徑值R2，R1與R2的比值為2~5。

6.一種非對稱菱形鉸鏈正交驅動型壓電粘滑直線馬達復合激勵方法，該復合激勵方法基于權利要求1所述的一種非對稱菱形鉸鏈正交驅動型壓電粘滑直線馬達實現；所述復合激勵方法特征在于復合激勵電信號由摩擦調控波復合疊加于定子快速變形階段的驅動波中，所述驅動波為鋸齒波，摩擦調控波為正弦波，其中鋸齒驅動波周期為T₁，激勵電壓幅值為V₁，對稱性為D，微幅摩擦正弦調控波周期為T₂，激勵電壓幅值為V₂，鋸齒驅動波與微幅摩擦正弦調控波的周期比為T₁/T₂=10~100000，激勵電壓幅值比為V₁/V₂大于2。