[發明專利]一種慣性非共振式雙足壓電直線作動器

有效

• 申請號: 201611164490.4
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106787935B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 孫夢馨;黃衛清;王寅;盧倩
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/04
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種慣性非共振式雙足壓電直線作動器，包括底座，底座上方設置有導軌，所述的底座的上方還設置有定子組件；定子組件為軸對稱分布的定子組件左驅動足以及定子組件右驅動足；所述的定子組件左驅動足以及定子組件右驅動足內部分別安裝有左疊層壓電陶瓷以及右疊層壓電陶瓷；所述的定子組件的驅動足的凸出部位與導軌一側相接觸；本發明還提供了一種慣性非共振式雙足壓電直線作動器的工作方法，通過對對稱布置的兩個驅動足機構中的左、右疊層壓電陶瓷上分別施加電壓慢升快降和快升慢降的同頻鋸齒波電壓信號，以達到可以穩定的做連續直線運動，并且其具有結構簡單、運行穩定、定位精確、運動分辨率高、成本較低的優點。

技術領域

本發明屬于壓電精密致動技術領域，具體是指一種慣性非共振式雙足壓電直線作動器及工作方法。

背景技術

壓電直線電機因其結構簡單、定位精確、易于集成等優勢受到國內乃至全世界的廣泛關注，并被應用于多個技術領域。基于疊層壓電陶瓷的非共振式壓電直線電機不僅擁有傳統電機的優點，并且克服了傳統超聲電機易受環境因素影響的不足，具有較好的應用前景。

慣性式電機是一種利用壓電陶瓷的快速變形產生的慣性沖擊來實現微位移的微型驅動機構，它具有很多優勢如：運動范圍大、分辨率能達到納米級、結構簡單、部件可被微小化、并能在步進運動的同時實現精確定位等。

利用壓電元件動態特性的慣性沖擊式驅動器在精密驅動領域已經發展為一項獨特的驅動型式，得到了廣泛的研究與應用。然而就目前的對慣性式壓電直線電機研究技術還有一些不足，如：電機部件的微小化并未完全得到實現，定位精確的電機結構較為復雜，運動的分辨率不高，運動不具有連續性使得推力受到了限制，制造成本較高。因此設計一種能夠解決這些限制的壓電直線電機一直是本領域技術人員待解決的技術難題。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的問題，提出了一種慣性非共振式雙足壓電直線作動器，通過對對稱布置的兩個驅動足機構中的疊層壓電陶瓷上分別施加電壓慢升快降和快升慢降的同頻鋸齒波電壓信號，以達到可以穩定的做連續直線運動，并且其具有結構簡單、運行穩定、定位精確、運動分辨率高、成本較低等優點。

本發明是通過如下方法實現的：一種慣性非共振式雙足壓電直線作動器，包括底座，底座上方設置有導軌，其特在在于，所述的底座的上方還設置有定子組件；

所述的定子組件為軸對稱分布的驅動足，分別為定子組件左驅動足以及定子組件右驅動足；左右驅動足（左右定子組件左驅動足）包含作左、右驅動足機構，左、右疊層壓電陶瓷，左、右防剪切墊片，左、右預緊彈簧，左、右預緊螺釘，左、右預緊墊片；雙驅動足的存在，使得電機可以穩定的做連續直線運動，墊片避免了驅動足運動部分與底座的直接接觸；通過雙驅動足的時序控制和共同作用，電機導軌的速度、推力及精度得到了較大的提升，實現了大行程、高精度的統一。

所述的定子組件左驅動足以及定子組件右驅動足內部分別安裝有左疊層壓電陶瓷以及右疊層壓電陶瓷；左、右疊層壓電陶瓷作為電機的驅動元件在施加電壓后沿平行導軌運動方向產生位移。

所述的定子組件的驅動足的凸出部位與導軌一側相接觸，通過定子組件的驅動足的凸出部位與導軌通過摩擦接觸，通過摩擦力作用驅動導軌作直線運動。

進一步，所述的定子組件左驅動足以及定子組件右驅動足分別通過左安裝螺釘、右安裝螺釘以及墊片固定在底座上。

進一步，所述的定子組件左驅動足還包括左驅動足機構，與左疊層壓電陶瓷平行安裝于左驅動足機構內部的左預緊彈簧；所述的左疊層壓電陶瓷左右兩側設置有左防剪切墊片；所述的安裝在左疊層壓電陶瓷左側左防剪切墊片與左預緊墊片接觸，安裝在左疊層壓電陶瓷右側左防剪切墊片與左驅動足右端梁接觸。

預緊彈簧的存在彌補了機構回復力不足導致機構在回復階段不能及時回到初始階段，保證了作動原理的時序正確性，對電機性能的提升具有很大的作用。