[發明專利]一種基于菱形環和杠桿原理的平面三級放大機構及方法

有效

• 申請號: 201710241156.2
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN106921309B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 雷俊琪;徐明龍;馬國亮;劉開園
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02N2/06
• 分類號: H02N2/06;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

1.一種基于菱形環和杠桿原理的平面三級放大機構，其特征在于：包括底座(9)，z方向放置且同方向極化的處于預壓緊狀態的壓電陶瓷(1)，通電后，能夠輸入z方向的微小位移；容納壓電陶瓷(1)的菱形環(2)；與菱形環(2)短軸相連的第一支撐臂(3-1)和第二支撐臂(3-2)，第一支撐臂(3-1)和第二支撐臂(3-2)另一端分別由第一柔性鉸鏈(4-1)和第二柔性鉸鏈(4-2)與第一杠桿(6-1)和第二杠桿(6-2)連接，其中第一支撐臂(3-1)和第二支撐臂(3-2)與第一杠桿(6-1)和第二杠桿(6-2)為垂直關系；第一杠桿(6-1)和第二杠桿(6-2)的短力臂末端分別由第三柔性鉸鏈(5-1)和第四柔性鉸鏈(5-2)與底座(9)連接，第一杠桿(6-1)和第二杠桿(6-2)的長力臂末端分別與第三支撐臂(7-1)和第四支撐臂(7-2)連接以及第三支撐臂(7-1)和第四支撐臂(7-2)連接放大位移輸出端(8)構成半菱形環結構，位移輸出端(8)為半菱形環結構的短邊；所述平面三級放大機構為一體化設計，能夠實現三級位移放大。

2.權利要求1所述的一種基于菱形環和杠桿原理的平面三級放大機構實現三級位移放大的方法，其特征在于：通電后，壓電陶瓷(1)產生z方向的一個微小位移，使菱形環(2)長軸伸長，短軸縮短，其中短軸縮短量大于長軸伸長量，此為第一級位移放大；菱形環(2)的短軸縮短量傳遞給第一支撐臂(3-1)和第二支撐臂(3-2)，通過第一柔性鉸鏈(4-1)和第二柔性鉸鏈(4-2)分別作用于第一杠桿(6-1)和第二杠桿(6-2)，于是第一杠桿(6-1)在x方向的作用力下，以第三柔性鉸鏈(5-1)為支點繞動，其長力臂末端在x方向上的位移大于上一級短軸的輸出位移，同樣地，第二杠桿(6-2)在橫向作用力下，以第四柔性鉸鏈(5-2)為支點繞動，其長力臂末端在x方向上的位移大于上一級短軸的輸出位移，由此，通過杠桿原理實現第二級位移放大；第一杠桿(6-1)和第二杠桿(6-2)的長力臂末端與第三支撐臂(7-1)和第四支撐臂(7-2)以及位移輸出端(8)構成半菱形環結構，上一級的位移輸入使得半菱形環結構的長軸縮短，則其短軸伸長即放大機構的位移輸出端(8)輸出位移，因為半菱形環結構的短軸伸長量大于長軸縮短量，故實現了位移的第三級放大。