[發(fā)明專利]一種雙足驅(qū)動(dòng)非共振壓電直線電機(jī)及電激勵(lì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911099382.7
• 申請(qǐng)日: 2019-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN110661448A
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫夢(mèng)馨;黃衛(wèi)清;馮勇;王寅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號(hào): H02N2/04
• 分類號(hào): H02N2/04;H02N2/06
• 代理公司: 32252 南京鐘山專利代理有限公司
• 代理人: 王磊

本發(fā)明公開了一種雙足驅(qū)動(dòng)非共振壓電直線電機(jī)及電激勵(lì)方法，電機(jī)包括定子、直線導(dǎo)軌、滾珠滑臺(tái)、預(yù)壓力機(jī)構(gòu)和底座，定子主要由四個(gè)菱形柔性框和分別按照特定方向一一對(duì)應(yīng)安裝在各柔性框內(nèi)的四個(gè)疊層壓電陶瓷組組成，定子位于直線導(dǎo)軌和預(yù)壓力機(jī)構(gòu)之間，其在預(yù)壓力機(jī)構(gòu)的預(yù)壓力作用下與直線導(dǎo)軌的上滑塊前端面保持接觸并使得壓電直線電機(jī)斷電自鎖。本發(fā)明中，定子為一體式對(duì)稱結(jié)構(gòu)，方便加工及裝配，定子的加工誤差對(duì)于電機(jī)的精度影響小，能夠較好地保證定子的雙驅(qū)動(dòng)足與直線導(dǎo)軌間保持良好的接觸狀態(tài)，在實(shí)現(xiàn)高精度、大推力的同時(shí)，提供大行程的作動(dòng)。通過在四個(gè)疊層壓電陶瓷組上分別施加特定激勵(lì)電壓信號(hào)，可使定子帶動(dòng)直線導(dǎo)軌作直線運(yùn)動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于壓電精密致動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種雙足驅(qū)動(dòng)非共振壓電直線電機(jī)及電激勵(lì)方法。

背景技術(shù)

壓電直線電機(jī)是一種利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)微觀振動(dòng)轉(zhuǎn)換為宏觀運(yùn)動(dòng)的精密致動(dòng)裝置，其發(fā)展至今，已定義了多種類型，包括行波型、駐波型、多模態(tài)振動(dòng)型、慣性驅(qū)動(dòng)型和尺蠖型等。其中，利用疊層壓電陶瓷在低電壓低頻率下就能輸出大位移的壓電電機(jī)被稱為非共振壓電直線電機(jī)。

現(xiàn)有的非共振壓電直線電機(jī)的核心機(jī)構(gòu)——定子的構(gòu)型普遍較為復(fù)雜且松散，易導(dǎo)致電機(jī)的整體輸出特性受到影響：一方面，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)在加工中容易產(chǎn)生精度誤差，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體裝配后的誤差累積，影響電機(jī)輸出運(yùn)動(dòng)的精度；另一方面，松散的構(gòu)型對(duì)裝配人員提出了更高的要求，如若裝配不當(dāng)，易使得定子與動(dòng)子無法充分接觸，會(huì)大大降低電機(jī)輸出推力，同時(shí)在運(yùn)動(dòng)過程中各部件較難保持原有位置持續(xù)穩(wěn)定工作。

另外，現(xiàn)有的非共振壓電直線電機(jī)在預(yù)緊力施加與定子調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的配合設(shè)計(jì)中存在無法持續(xù)的輸出定量預(yù)緊力的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種定子結(jié)構(gòu)緊湊、易加工，并能提供大行程、大推力及高精度作動(dòng)的雙足驅(qū)動(dòng)非共振壓電直線電機(jī)。本發(fā)明還提出該壓電直線電機(jī)的電激勵(lì)方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種雙足驅(qū)動(dòng)非共振壓電直線電機(jī)，包括定子、直線導(dǎo)軌、滾珠滑臺(tái)、預(yù)壓力機(jī)構(gòu)和底座，所述底座水平設(shè)置，所述直線導(dǎo)軌橫向安裝在所述底座上端面后側(cè)；所述滾珠滑臺(tái)和所述預(yù)壓力機(jī)構(gòu)均安裝在所述底座上端面前側(cè)，所述滾珠滑臺(tái)垂直于所述直線導(dǎo)軌；所述定子固定安裝在所述滾珠滑臺(tái)上，且所述定子位于所述直線導(dǎo)軌和所述預(yù)壓力機(jī)構(gòu)之間，所述定子在所述預(yù)壓力機(jī)構(gòu)的預(yù)壓力作用下與所述直線導(dǎo)軌的上滑塊前端面保持接觸并使得壓電直線電機(jī)斷電自鎖；

所述定子包括第一疊層壓電陶瓷組、第二疊層壓電陶瓷組、第三疊層壓電陶瓷組、第四疊層壓電陶瓷組，以及自上而下依次均勻間隔設(shè)置的第一菱形柔性框、第二菱形柔性框、第三菱形柔性框和第四菱形柔性框，每一疊層壓電陶瓷組的右端均安裝有端蓋；每一菱形柔性框的四角位置均一體設(shè)有定位凸塊，第一、第二菱形柔性框各自的右定位凸塊通過第二連接體一體連接，第三、第四菱形柔性框各自的右定位凸塊通過第三連接體一體連接；第一、第四菱形柔性框各自的左定位凸塊通過第一連接體一體連接，第二、第三菱形柔性框各自的左定位凸塊與所述第一連接體間均留有間隙，每一菱形柔性框的前定位凸塊和右定位凸塊均開設(shè)有貫通的第一螺孔；所述第一連接體垂直固定在所述滾珠滑臺(tái)上，并垂直于所述直線導(dǎo)軌；所述第一疊層壓電陶瓷組、所述第二疊層壓電陶瓷組、所述第三疊層壓電陶瓷組和所述第四疊層壓電陶瓷組均通過一端抵在定位凸塊上，一端由預(yù)緊螺釘頂住對(duì)應(yīng)的疊層壓電陶瓷組端部的端蓋的方式，分別一一對(duì)應(yīng)地安裝在所述第一菱形柔性框、所述第二菱形柔性框、所述第三菱形柔性框和所述第四菱形柔性框內(nèi)，第一和第四疊層壓電陶瓷組的方向與所述直線導(dǎo)軌保持平行，第二和第三疊層壓電陶瓷組的方向與所述直線導(dǎo)軌保持垂直。