[發明專利]一種壓電致動器群組及同步控制方法

在審

• 申請號: 201811209193.6
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109474201A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 李偉;石曉飛;楊曉丹;林濤;李凡;呂鵬飛;陳榮耀
• 申請（專利權）人: 山東富馳精密機械科技有限公司
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00;H02N2/12;H02N2/14
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 秦雯

一種壓電致動器群組即同步控制方法，該群組包括安裝在機軸上的至少一個壓電致動器單元，壓電致動器單元包括套裝在機軸上的環形隔板，還包括對稱布置于隔板兩側的壓電致動器，壓電致動器包括定子振動部分，轉子轉動部分和定轉子接觸部分，轉子轉動部分與機軸連接；群組還包括驅動及控制部分，驅動及控制部分包括驅動器，還包括與驅動器連接、用于采集信號的磁鋼。本同步控制方法通過驅動及控制部分實時監測機軸轉速和壓電致動器群組中每個致動器的孤極電壓，一旦出現孤極電壓波動超出允許值的情況，即可對應調整定子電壓值，以達到致動器單元速度同步控制的目的；本致動器群組結構緊湊、裝配簡單，適用于高精度驅動控制部件的使用。

技術領域

本發明涉及壓電致動器技術領域，尤其是涉及一種由至少兩個壓電致動器組成的壓電致動器群組，及該群組的同步控制方法。

背景技術

作為適應高精度、小體積、輕質量、斷電自鎖和快速響應等要求的壓電致動器，其基本原理為：特殊設計的定子與壓電陶瓷片固聯；摩擦片與轉子固聯；高頻高壓驅動壓電陶瓷產生逆壓電效應，帶動定子共振產生行波，再通過施加于摩擦副的精準預壓力，經轉子將行波振動轉換為機械能輸出。

壓電致動器與現有電磁驅動裝置相比，具有結構簡單臺、重量輕、響應速度快、斷電自鎖、低速大轉矩、無磁擾，致動精準、控制特性好等優勢，尤其適用于低溫、真空、強磁場環境，可廣泛用于航天航空、高端儀器儀表、智能醫療設備、特種軍事裝備領域的精密驅動控制，有著廣泛的應用前景。

目前，國外利用該原理的研究成果，已經成功的應用于光學自動調焦距裝置、微型機器人驅動、精密繪圖儀、微型醫療器械驅動及高檔汽車等領域。

但由于單臺壓電致動器的輸出力矩有限，限制了該技術廣泛應用。為解決輸出力矩無法滿足機械傳動需要的問題，申請號為201721031586.3的實用新型專利中公開了一種加強型壓電致動器裝置，該裝置包括多個串聯的壓電致動器單元，每一個壓電致動器單元的定子和轉子都設置上下貫通的通孔，轉子連接驅動在通孔中設置的共軸，共軸的一端為動力輸出端。該致動器裝置可針對不同應用場合實現壓電致動器的驅動力串聯疊加，以使壓電致動器應用更為廣泛。但是實踐證明，兩個完全相同（包括結構和材料）的雙壓電致動器同軸安裝后，由于安裝誤差等因素造成內耗增加，使得兩致動器實際輸出轉矩為兩個壓電致動器之和的70-80%。

發明內容

本發明首先提供一種壓電致動器群組，該群組至少包括兩臺及以上串聯連接的壓電致動器，致動器的控制部分包括孤極電壓信號采集部件，本發明還公開了一種致動器群組的同步控制方法，該方法借助對孤極電壓信號的采集和判斷，以調節致動器的輸出轉速，減小串聯后致動器的內耗來提升增益值，采用的技術方案是：一種壓電致動器群組，其特征在于：所述群組包括安裝在機軸上的至少一個壓電致動器單元，所述壓電致動器單元包括套裝在機軸上的環形隔板，還包括對稱布置于隔板兩側的壓電致動器，所述壓電致動器包括定子振動部分，轉子轉動部分和定轉子接觸部分，所述轉子轉動部分與機軸連接；所述群組還包括驅動及控制部分，所述驅動及控制部分包括驅動器，還包括與驅動器連接、用于采集信號的磁鋼。

本發明的技術特征還有：所述壓電致動器還包括設置在環形隔板相對側的底座，定子與轉子位于底座與環形隔板之間，定子與底座連接在一起。

本發明的技術特征還有：所述定轉子接觸部分包括轉子朝向定子一面上粘貼的摩擦材料。

本發明的技術特征還有：所述底座與機軸之間設軸承。

本發明的技術方案還有：一種壓電致動器群組的同步控制方法，其特征在于：所述同步控制方法包括以下步驟：

1）驅動器的信號采集部件采集壓電致動器群組中每個壓電致動器的孤極電壓信號和機軸轉動信號；