[發明專利]一種開環可控高精度旋轉壓電驅動裝置及其制作方法

在審

• 申請號: 201710979482.3
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107800327A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 王世宇;張朋輝;柳金龍;王哲人
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02N2/14
• 分類號: H02N2/14;H02N2/10;H02N2/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 李林娟

1.一種開環可控高精度旋轉壓電驅動裝置，所述壓電驅動裝置包括：外殼，其特征在于，所述外殼內設置有若干個壓電作動器、內齒定子和外齒轉子；

所述壓電作動器的一端與外殼采用螺栓固接，另一端通過移動副與內齒定子外側可動連接；所述壓電作動器工作于d33模式，并且采用疊片式以增大變幅行程，所述壓電作動器沿徑向安裝，并且沿周向等間隔均勻分布；

所述內齒定子和所述外齒轉子均加工微齒，相互嚙合；所述壓電作動器工作于非超聲頻段。

2.根據權利要求1所述的一種開環可控高精度旋轉壓電驅動裝置，其特征在于，

在交流信號作用下，各壓電作動器產生非同步軸向伸縮運動，同時與內齒定子相對滑動；

在多個壓電作動器作用下，內齒定子平動，共同驅動內齒定子繞外齒轉子的幾何形心轉動，通過內齒定子和外齒轉子的微齒嚙合作用，驅動外齒轉子定軸旋轉。

3.根據權利要求1所述的一種開環可控高精度旋轉壓電驅動裝置，其特征在于，所述壓電作動器與內齒定子相對滑動。

4.根據權利要求1所述的一種開環可控高精度旋轉壓電驅動裝置，其特征在于，內齒定子與外齒轉子之間的速比恒定，采用開環控制。

5.根據權利要求1所述的一種開環可控高精度旋轉壓電驅動裝置，其特征在于，所述若干個壓電作動器沿外齒轉子的軸向等間隔均勻分布，相鄰壓電作動器的周向夾角為2π/N，并且同時與外齒轉子嚙合，可消除有害徑向力的協同驅動。

6.根據權利要求1所述的一種開環可控高精度旋轉壓電驅動裝置，其特征在于，所述壓電驅動裝置的驅動信號的時空相位滿足：

式中，為第i個壓電作動器的時間相位，ψ_i＝2π(i-1)/N為空間相位，Q為非零整數，N為壓電作動器的個數。

7.根據權利要求1所述的一種開環可控高精度旋轉壓電驅動裝置，其特征在于，所述內齒定子的數量為1個或多個，共同驅動外齒轉子的轉動。

8.一種用于權利要求1-7中任一權利要求所述的一種開環可控高精度旋轉壓電驅動裝置的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步驟：

采用多片疊加方式制作大行程壓電作動器，壓電作動器的一端與平底滑塊固接，另一端與外殼相連；

環形內齒定子外側銑削與壓電作動器個數相同的平面，該平面與壓電作動器的平底滑塊構成移動副；

內齒定子的內側采用精加工方式制作微齒；外齒轉子的外側也加工微齒，與內齒定子的內齒嚙合，保證內齒定子和外齒轉子之間定速比傳動。

9.根據權利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法還包括：

制作多套內齒定子組件，各組件錯位安裝，共同驅動外齒轉子運轉。

10.根據權利要求8所述的制作方法，其特征在于，

所述外齒轉子制作為實心結構或中空結構。