[發(fā)明專利]一種可控驅(qū)動(dòng)力的四通道壓電舵機(jī)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910730784.6
• 申請日: 2019-08-08
• 公開（公告）號(hào): CN110429859A
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳恒;陳超;朱辰辰
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H02N2/02
• 分類號(hào): H02N2/02;H02N2/04
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明公開了一種可控驅(qū)動(dòng)力的四通道壓電舵機(jī)，屬于壓電作動(dòng)器領(lǐng)域。利用軸向預(yù)壓縮簡支雙晶片彎曲變形，改變壓電舵機(jī)定子與轉(zhuǎn)子之間的驅(qū)動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)四片舵的獨(dú)立作動(dòng)。本發(fā)明通過四根粘貼有陶瓷片的桿構(gòu)成的框型結(jié)構(gòu)作為定子提供驅(qū)動(dòng)力，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子和舵面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子與基座之間安裝有壓電雙晶片，通過雙晶片變形改變定轉(zhuǎn)子之間的預(yù)壓力和摩擦力，解決了四片舵由同一定子驅(qū)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的必須同時(shí)作動(dòng)的問題，實(shí)現(xiàn)了四片舵的可單獨(dú)控制。本發(fā)明利用軸向預(yù)壓縮簡支雙晶片作為預(yù)壓力微調(diào)機(jī)構(gòu)來改變定轉(zhuǎn)子之間的驅(qū)動(dòng)力，結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，提高了機(jī)電轉(zhuǎn)換效率，解決了壓電作動(dòng)器采用一個(gè)定子而無法實(shí)現(xiàn)多通道單獨(dú)作動(dòng)的問題，實(shí)現(xiàn)了多通道單獨(dú)作動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于壓電作動(dòng)器領(lǐng)域，尤其涉及一種可控驅(qū)動(dòng)力的四通道壓電舵機(jī)。

背景技術(shù)

由壓電陶瓷設(shè)計(jì)制成的各種作動(dòng)器，通常具有響應(yīng)快、帶寬高、控制精度好等眾多優(yōu)點(diǎn)，而這些優(yōu)點(diǎn)與舵機(jī)的設(shè)計(jì)需求非常的契合，因此，越來越多的設(shè)計(jì)者們傾向于將壓電陶瓷應(yīng)用于舵機(jī)的一體化設(shè)計(jì)當(dāng)中。由于壓電作動(dòng)器的設(shè)計(jì)具有靈活性和多樣性，研究者們提出了各種各樣的壓電舵機(jī)，這些舵機(jī)雖然種類繁多，但是大多成熟度較低，而且由于設(shè)計(jì)尺寸的限制，大多數(shù)壓電舵機(jī)都難以實(shí)現(xiàn)多通道單獨(dú)控制，而將多個(gè)小型壓電作動(dòng)器集成安裝于同一舵機(jī)中的設(shè)計(jì)，雖然可以實(shí)現(xiàn)多通道的單獨(dú)控制，但由于小型作動(dòng)器定轉(zhuǎn)子尺寸的限制，這種舵機(jī)無法產(chǎn)生足夠大的輸出力矩，因此在很多場合并不適用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種可控驅(qū)動(dòng)力的四通道壓電舵機(jī)，所述舵機(jī)利用壓電雙晶片彎曲改變定轉(zhuǎn)子之間的預(yù)壓力，使同一個(gè)定子對(duì)多組轉(zhuǎn)子提供不同的驅(qū)動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)多通道的單獨(dú)控制。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種可控驅(qū)動(dòng)力的四通道壓電舵機(jī)，包括：定子部、轉(zhuǎn)子部和預(yù)壓力控制部；所述的定子部包括：定子座2、壓電陶瓷片12，定子座2主體由四根桿圍成，所述桿的中部為長方體結(jié)構(gòu)2.3，所述桿的兩端為圓柱體結(jié)構(gòu)2.1，相鄰的兩根桿之間通過半圓形結(jié)構(gòu)2.2連接，半圓形結(jié)構(gòu)2.2外圓面頂端設(shè)置有施加預(yù)壓力的球形凹槽2.2.1，半圓形結(jié)構(gòu)內(nèi)圓面為摩擦驅(qū)動(dòng)面2.2.2；壓電陶瓷片12共有八片，每兩個(gè)一組，分別粘貼于定子座2長方體結(jié)構(gòu)的上下表面上；

所述的轉(zhuǎn)子部包括輸出軸9、軸承10和舵片8，輸出軸9為兩端細(xì)、中部粗的柱狀結(jié)構(gòu)，所述兩端細(xì)的柱狀結(jié)構(gòu)外圓面為軸承內(nèi)圈安裝面9.2，所述中部粗的柱狀結(jié)構(gòu)外圓面為摩擦接觸面9.3，與定子座2的摩擦驅(qū)動(dòng)面2.2.2緊密接觸，輸出軸9的末端側(cè)面開有方形槽9.1；軸承10每兩個(gè)分為一組，內(nèi)圈分別安裝于軸承內(nèi)圈安裝面9.2上；舵片8一端為方形片狀結(jié)構(gòu)，另一端端面設(shè)置有方形連接桿8.1，方形連接桿8.1的尺寸與方形槽9.1尺寸相符；

所述的預(yù)壓力控制部包括上壓板1、壓電雙晶片3、彈性墊片4、下底座5、小滾珠6、軸承支座7、調(diào)整墊片11；下底座5為一方形框架結(jié)構(gòu)，方形框架四邊的上端面設(shè)置有雙晶片安裝槽5.1、雙晶片安裝槽5.1的長邊兩側(cè)分別設(shè)置有上壓板連接面5.3，上壓板連接面5.3上設(shè)置螺釘連接孔5.2，雙晶片安裝槽5.1的短邊兩側(cè)分別設(shè)置有彈性墊片安裝面5.4；上壓板1兩邊內(nèi)側(cè)面設(shè)置通孔1.2，上板內(nèi)側(cè)設(shè)有一半圓形凹面滾珠安裝孔1.3，上壓板1安裝于下底座5上，舵片8端面的方形連接桿8.1穿過上壓板1側(cè)面的通孔1.2安裝于輸出軸9的方形槽9.1內(nèi)；壓電雙晶片3由壓電陶瓷層3.1和基體層3.2構(gòu)成，壓電陶瓷層3.1為兩層，基體層3.2位于兩層壓電陶瓷層3.1的中間，壓電雙晶片3粘貼于下底座5的雙晶片安裝槽5.1上；軸承支座7安裝于壓電雙晶片3與輸出軸9之間，為軸承10提供支撐，壓電雙晶片3變形推動(dòng)軸承支座7，改變摩擦驅(qū)動(dòng)面2.2.2和摩擦接觸面9.3之間的預(yù)壓力和摩擦力，從而使驅(qū)動(dòng)力實(shí)現(xiàn)可控；小滾珠6安裝于滾珠安裝孔1.3與球形凹槽2.2.1之間，為定子部和轉(zhuǎn)子部之間施加預(yù)壓力。