[發明專利]彎曲壓電振子的兩自由度壓電驅動器及采用該驅動器實現的兩自由度運動的激勵方法

有效

• 申請號: 201710475992.7
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107147328B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 劉英想;鄧杰;陳維山;劉軍考;王良;馮培連
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.采用彎曲壓電振子的兩自由度壓電驅動器實現的兩自由度運動的激勵方法，彎曲壓電振子的兩自由度壓電驅動器包括基座(1)、壓電振子(2)和動子(3)；

所述壓電振子(2)包括彎曲壓電陶瓷組(2-1)、變幅桿(2-2)和驅動足(2-3)，彎曲壓電陶瓷組(2-1)設置于基座(1)和變幅桿(2-2)之間，變幅桿(2-2)細端設置驅動足(2-3)，驅動足(2-3)與動子(3)接觸；

所述彎曲壓電陶瓷組(2-1)劃分為兩部分，分別為第一組彎曲壓電陶瓷組(2-1-1)和第二組彎曲壓電陶瓷組(2-1-2)；

其特征在于，兩自由度運動的激勵方法可驅動動子(3)沿X軸和Y軸兩個兩自由度運動，具體表現為：驅動動子(3)沿X軸正向或負向運動，以及沿Y軸正向或負向運動；

其中，X軸和Y軸所指向的方向為彎曲壓電振子徑向平面內兩個相互垂直的方向，且二者所指的方向均為正向；

(一)驅動動子(3)沿X軸正向運動的具體過程為：

步驟一一、對第一組彎曲壓電陶瓷組(2-1-1)施加幅值逐漸上升的激勵電壓信號，上升時間為t1，壓電振子(2)沿X軸正向產生彎曲變形至極限位置，在靜摩擦力作用下，通過驅動足(2-3)驅動動子(3)沿X軸正向產生位移輸出；

步驟一二、對第一組彎曲壓電陶瓷組(2-1-1)施加幅值逐漸下降的激勵電壓信號，下降時間為t2，且t2<<t1，壓電振子(2)產生沿X軸負向的彎曲變形至初始位置，動子(3)由于慣性保持靜止；

步驟一三、重復步驟一一至步驟一二，可實現動子(3)沿X軸正向的連續運動輸出；

(二)驅動動子(3)沿X軸負向運動的具體過程為：

步驟二一、對第一組彎曲壓電陶瓷組(2-1-1)施加幅值逐漸下降的激勵電壓信號，下降時間為t1，壓電振子(2)沿X軸負向產生彎曲變形至極限位置，在靜摩擦力作用下，通過驅動足(2-3)驅動動子(3)沿X軸負向產生位移輸出；

步驟二二、對第一組彎曲壓電陶瓷組(2-1-1)施加幅值逐漸上升的激勵電壓信號，上升時間為t2，且t2<<t1，壓電振子(2)產生沿X軸正向的彎曲變形至初始位置，動子(3)由于慣性保持靜止；

步驟二三、重復步驟二一至步驟二二，可實現動子(3)沿X軸負向的連續運動輸出；

(三)驅動動子(3)沿Y軸正向運動的具體過程為：

步驟三一、對第二組彎曲壓電陶瓷組(2-1-2)施加幅值逐漸上升的激勵電壓信號，上升時間為t1，壓電振子(2)沿Y軸正向產生彎曲變形至極限位置，在靜摩擦力作用下，通過驅動足(2-3)驅動動子(3)沿Y軸正向產生位移輸出；

步驟三二、對第二組彎曲壓電陶瓷組(2-1-2)施加幅值逐漸下降的電壓激勵信號，下降時間為t2，且t2<<t1，壓電振子(2)產生沿Y軸負向的彎曲變形至初始位置，動子(3)由于慣性保持靜止；

步驟三三、重復步驟三一至步驟三二，可實現動子(3)沿Y軸正向的連續運動輸出；

(四)驅動動子(3)沿Y軸負向運動的具體過程為：

步驟四一、對第二組彎曲壓電陶瓷組(2-1-2)施加幅值逐漸下降的激勵電壓信號，下降時間為t1，壓電振子(2)沿Y軸負向產生彎曲變形至極限位置，在靜摩擦力作用下，通過驅動足(2-3)驅動動子(3)沿Y軸負向產生位移輸出；

步驟四二、對第二組彎曲壓電陶瓷組(2-1-2)施加幅值逐漸上升的激勵電壓信號，下降時間為t2，且t2<<t1，壓電振子(2)產生沿Y軸正向的彎曲變形至初始位置，動子(3)由于慣性保持靜止；

步驟四三、重復步驟四一至步驟四二，可實現動子(3)沿Y軸負向的連續運動輸出。

2.根據權利要求1所述的采用彎曲壓電振子的兩自由度壓電驅動器實現的兩自由度運動的激勵方法，其特征在于，所述的第一組彎曲壓電陶瓷組(2-1-1)和第二組彎曲壓電陶瓷組(2-1-2)中相鄰的兩片壓電陶瓷片之間設有通電電極片(2-4)。

3.根據權利要求1所述的采用彎曲壓電振子的兩自由度壓電驅動器實現的兩自由度運動的激勵方法，其特征在于，所述的動子(3)為筒型動子、球型動子或平面型動子。