[實用新型]一種寄生式壓電粘滑驅動器

有效

• 申請號: 201821269482.0
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN208548841U
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 丁肇辰;董景石;徐智;尹浩杰;王喆;周曉勤
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H02N2/10
• 分類號: H02N2/10;H02N2/12
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 李榮武

本實用新型涉及一種寄生式壓電粘滑驅動器，該驅動器由定子、環形轉子、固定基座三部分組成。其中定子包括壓電疊堆、八邊形柔性鉸鏈、復位彈簧和驅動足。所述復位彈簧采用非對稱結構，增加了前進階段驅動足與環形轉子接觸點的預緊力；驅動足形狀相同、旋轉對稱，分別固連于復位彈簧上。壓電疊堆工作時，八邊形柔性鉸鏈的寄生運動使復位彈簧交替凹凸變形，從而使驅動足驅動環形轉子交替步進，提高了驅動器的輸出效率。本實用新型具有結構簡單、精度高、行程大等特點；利用八邊形柔性鉸鏈的寄生運動和非對稱的復位彈簧結構，使環形轉子交替步進，同時達到了抑制回退的效果。

技術領域

本實用新型涉及一種寄生式壓電粘滑驅動器，屬于壓電精密驅動技術領域。

背景技術

近年來，由于微納米技術的迅猛發展，在生物醫學工程、精密加工、機器人、計算機、自動控制、精密測量、精密器件微制造、超精密加工等技術領域對微小機械的驅動技術日益增多。作為驅動技術的核心，微納米級微驅動技術在這種需求下成為人們關注的焦點。傳統的精密驅動主要采用機械式，如精密絲杠副及滾動，滑動導軌、精密螺紋機構等，但由于存在間隙、摩擦、爬行等問題，其精度很難滿足要求，在這種條件下發展出許多新型的驅動方式，其中以壓電材料為驅動原件的驅動器由于其功耗低，響應速度快等優點成為近年來精密驅動裝置的一個重要分支。

壓電粘滑驅動主要是將鋸齒激勵電信號施加于壓電元件，激發定子產生快慢交替的運動變形，控制定子與動子在“粘”和“滑”兩種運動狀態之間的相互轉換，利用摩擦力驅動動子實現機械運動輸出。然而，由于壓電粘滑驅動緩慢與快速變形階段，定子和動子間的摩擦力起到不同作用，具體為緩慢變形驅動階段是表現為摩擦驅動力，而快速變形驅動階段時表現為摩擦阻力。鑒于此，傳統的壓電粘滑驅動器，回退現象明顯，輸出效率較低。

發明內容

為了抑制壓電粘滑驅動器的回退，同時提高驅動器的輸出效率，本實用新型公開了一種寄生式壓電粘滑驅動器。

本實用新型所采用的技術方案是：

一種寄生式壓電粘滑驅動器由定子、環形轉子、固定基座組成；其中定子通過螺釘固定安裝在固定基座上，環形轉子內圈與定子的驅動足彈性接觸；所述定子包括第一驅動足、第一復位彈簧、第二驅動足、第二復位彈簧、第三驅動足、第三復位彈簧、第四驅動足、第四復位彈簧、八邊形柔性鉸鏈、壓電疊堆；定子中的壓電疊堆采用緊配合的方式內嵌于八邊形柔性鉸鏈凹槽內，并與第一、第三復位彈簧平行，第一、第三驅動足、第二、第四驅動足形狀相同、旋轉對稱，分別固連于第一、第三復位彈簧、第二、第四復位彈簧上；復位彈簧使用非對稱結構，增加了前進階段驅動足與環形轉子接觸點的預緊力，抑制環形轉子回退；壓電疊堆工作時，八邊形柔性鉸鏈的寄生運動使復位彈簧交替凹凸變形，從而使驅動足驅動環形轉子交替步進。

所述第一復位彈簧、第二復位彈簧、第三復位彈簧、第四復位彈簧采用非對稱結構，復位彈簧(1-2-1、1-4-1、1-6-1、1-8-1)剛度小于復位彈簧(1-2-2、1-4-2、1-6-2、1-8-2)；所述的復位彈簧(1-2-2、1-4-2、1-6-2、1-8-2)采用厚度大于復位彈簧(1-2-1、1-4-1、1-6-1、1-8-1)的直梁結構或復位彈簧(1-2-1、1-4-1、1-6-1、1-8-1)采用S型梁結構，復位彈簧(1-2-2、1-4-2、1-6-2、1-8-2)采用直梁結構；通過非對稱的復位彈簧增加前進階段驅動足與環形轉子接觸點的預緊力，從而提高步進運動的效率，抑制環形轉子回退；所述的第一驅動足、第二驅動足、第三驅動足、第四驅動足均采用柔性非對稱結構，固定連接在對應的復位彈簧上，更利于環形轉子轉動。

所述的八邊形柔性鉸鏈的寄生運動使復位彈簧交替凹凸變形；壓電疊堆伸長時，推動八邊形柔性鉸鏈產生微小位移，第一、第三復位彈簧向外凸起，第二、第四復位彈簧向內凹陷，使得第一、第三驅動足驅動環形轉子順時針旋轉一個微小角度；壓電疊堆回縮時，第二、第四復位彈簧由凹陷狀態復位，使第二、第四驅動足驅動環形轉子繼續順時針旋轉一個微小角度，實現環形轉子的交替步進。