[發明專利]一種剛性加強的混合鉸鏈式二級橋式放大器

在審

• 申請號: 201611034424.5
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN106788271A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 董為;杜志江;陳方鑫;楊淼
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H03F1/00
• 分類號: H03F1/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 遲芳

技術領域

本發明具體涉及一種剛性加強的混合鉸鏈式二級橋式放大器。

背景技術

隨著柔性機構的發展，壓電陶瓷驅動器在工業上得到越來越多的應用。一般情況下，壓電陶瓷驅動器的行程只有自身長度的0.1％～0.2％，這么短的行程使得壓電陶瓷驅動器在大多數情況下都無法滿足柔順機構的使用要求。為了解決這個矛盾，各種各樣的行程放大器被提了出來。其中橋式放大器由于其結構緊湊，設計簡單，對稱性好等獨特優點，在工程上得到了越來越多的應用。但是帶有柔性鉸鏈的橋式放大器由于自身特性，存在著一個放大極限，也就是說，對于特定的結構參數，橋式放大器的放大倍數是受限的，這一缺點大大限制了橋式放大器應用范圍。

另一方面，理想的橋式放大機構是只存在柔性鉸鏈的形變，不存在其他結構的形變。換句話說，其他結構都被看作剛性體。但現實情況是其他結構在放大器工作時也會存在形變，這些形變會造成放大器的位移損失，降低放大器的位移放大倍數。這一問題一直沒有得到很好的解決。同時還存在單一鉸鏈形式的二級橋式放大器的實際放大倍數遠遠低于理論值。

發明內容

本發明的目的是提供一種剛性加強的混合鉸鏈式二級橋式放大器，以解決由于橋式放大器自身放大倍數的局限性導致其應用范圍受限，同時放大器中部分結構因形變造成放大器的位置損失，降低了放大器的位移放大倍數的問題。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

一種剛性加強的混合鉸鏈式二級橋式放大器，它包括第一級橋式放大機構、第二級橋式放大機構和壓電陶瓷驅動器，所述第二級橋式放大機構設置在第一級橋式放大機構上，所述第二級橋式放大機構和第一級橋式放大機構之間設置有壓電陶瓷驅動器；

所述第一級橋式放大機構包括兩個輸入端頭、兩個輸出端頭和兩個第一柔性鉸鏈和兩個第二柔性鉸鏈，所述兩個輸入端頭并列設置，兩個輸出端頭并列設置在兩個輸入端頭之間，一個所述輸出端頭的兩端分別通過兩個第一柔性鉸鏈與兩個輸入端頭連接，另一個所述輸出端頭的兩端分別通過兩個第二柔性鉸鏈與兩個輸入端頭相連接；

第二級橋式放大機構固定套裝在第一級橋式放大機構上，第二級橋式放大機構的兩個輸入端分別與第一級橋式放大機構的兩個輸出端頭相貼緊，所述壓電陶瓷驅動器設置在兩個輸入端頭之間，所述壓電陶瓷驅動器的一端與一個所述輸入端頭可拆卸連接，所述壓電陶瓷驅動器的另一端穿過第二級橋式放大機構與另一個所述輸入端頭可拆卸連接。

每個輸入端頭對應設置有一個剛性梁，每個剛性梁可拆卸連接在其對應的輸入端頭中遠離第二級橋式放大機構的端面上。

第一柔性鉸鏈和第二柔性鉸鏈的結構相同，所述第一柔性鉸鏈包括第一柔性鉸頭、中部剛性塊和第二柔性鉸頭，所述第一柔性鉸頭通過中部剛性塊與第二柔性鉸頭固定連接制為一體，中部剛性塊的一端通過第一柔性鉸頭與輸入端頭相連接，中部剛性塊的另一端通過第二柔性鉸頭與輸出端頭相連接，第一柔性鉸頭和第二柔性鉸頭均為V型柔性鉸頭。

V型柔性鉸鏈中尖端的錐角的取值范圍為45°～90°。

第二級橋式放大機構包括二級柔性鉸鏈圈、兩個連接端和多個連接式剛性塊，二級柔性鉸鏈圈套裝在第一級橋式放大機構上，所述兩個連接端和多個連接式剛性塊均設置在二級柔性鉸鏈圈上，連接端與輸出端頭一一對應設置，每個連接端貼緊在其對應的輸出端頭上且該連接端可拆卸連接在其對應的輸出端頭上。

二級柔性鉸鏈圈為簧片式柔性鉸鏈圈。

壓電陶瓷驅動器的一端穿過一個所述輸入端頭且與該輸入端頭對應的剛性梁可拆卸連接，壓電陶瓷驅動器的另一端穿過另一個所述輸入端頭且與該輸入端頭對應的剛性梁可拆卸連接。

本發明具有以下有益效果：

1、本發明的結構設置簡單且合理，通過第一級橋式放大機構和第二級橋式放大機構之間相互配合設置有效剛性部件形變對位置損失的影響，從而有效提升本發明的放大倍數。

2、本發明中剛性梁為加強第一級橋式放大機構輸入端頭剛性的梁體，剛性梁采用彈性模量比結構材料彈性模量高的材料制作的梁體。將加強剛性梁固定在易變形的輸入端頭上，使得該處變形大大減小，進而使得放大器的位移損失也大大減小。

3、本發明中第一級放大機構中的兩個第一柔性鉸鏈和兩個第二柔性鉸鏈均為V型柔性鉸鏈，第二級放大機構中的二級柔性鉸鏈圈為簧片式柔性鉸鏈圈。V型柔性鉸鏈與簧片式柔性鉸鏈圈的設置大大提高二級放大機構的放大倍數，通過樣品測試以及理論計算得出本發明的實際放大倍數與理想放大倍數近似相等。

附圖說明