[發(fā)明專利]具有小位移過沖量可斷電保持位移的壓電作動器的作動方法

有效

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• 申請日: 2020-09-12
• 公開（公告）號: CN112271955B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設計）人: 劉開園;徐明龍;邵恕寶
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02N2/04
• 分類號: H02N2/04
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種具有小位移過沖量可斷電保持位移的壓電作動器的作動方法，所述壓電作動器包括殼體，位于殼體內部的帶輸出桿的菱形環(huán)(3)，菱形環(huán)(3)內部長軸上裝配有作動壓電堆(4-1)和補償壓電堆(4-2)，連接于殼體上的上蓋；菱形環(huán)(3)長軸端部的輸出桿通過上蓋通孔與外部結構連接；殼體與上蓋結合螺釘、銷子組成機械限位機構；作動壓電堆(4-1)和補償壓電堆(4-2)的導線通過殼體的引線孔引出；

其特征在于：所述作動方法為：壓電堆的壓電材料在周期性加載時，壓電堆在每個電壓狀態(tài)均具有兩個位移狀態(tài)，而當激勵電壓跨0V時，在0V時同樣有兩個位移狀態(tài)，此位移狀態(tài)與加載歷史相關；補償壓電堆處于其最大斷電位移保持狀態(tài)，在作動器斷電位移保持區(qū)間內，當輸出桿縮進時，對作動壓電堆(4-1)施加負向電壓U1，作動壓電堆(4-1)縮短，同時對補償壓電堆(4-2)施加正向電壓U2，補償壓電堆(4-2)伸長，后使作動壓電堆(4-1)和補償壓電堆(4-2)施加電壓降為0V，可保持位移d1，此過程中由于補償壓電堆(4-2)的作用，能夠減小負向過沖位移，當需要可保持位移d1增大時，需增大負向電壓U1和正向電壓U2；當輸出桿伸長時，對作動壓電堆(4-1)施加正向電壓U1，作動壓電堆(4-1)伸長，使得菱形環(huán)(3)長軸伸長帶動輸出桿伸長，后使作動壓電堆(4-1)施加電壓降為0V，補償壓電堆(4-2)不加電，可保持位移d2，由于機械限位機構的存在，當菱形環(huán)(3)長軸伸長使菱形環(huán)(3)靠近輸出桿的端面與帶槽上蓋(2)或圓孔上蓋(14)接觸時，作動壓電堆(4-1)繼續(xù)伸長時，帶槽上蓋(2)或圓孔上蓋(14)將限制菱形環(huán)(3)沿長軸方向的變形，能夠減小正向過沖位移，當需要可保持位移d2增大時，需增大正向電壓U1。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種具有小位移過沖量可斷電保持位移的壓電作動器的作動方法，其特征在于：所述機械限位機構包括三種結構：

第一種結構：機械限位機構包括方槽殼體(1)，通過銷子(5)與方槽殼體(1)連接的帶槽上蓋(2)，穿過帶槽上蓋(2)通孔固緊于銷子(5)的固定螺釘(6)，穿過方槽殼體(1)的側面方槽用于調整菱形環(huán)(3)位置的楔形塊(7)，穿過方槽殼體(1)的側面通孔固緊于菱形環(huán)(3)的固緊螺釘(10)，用于封裝方槽殼體(1)腔體的底片(8)，穿過底片(8)通孔和方槽殼體(1)的底部通孔用于固緊楔形塊(7)的緊固螺釘(9)；通過楔形塊(7)能夠調節(jié)菱形環(huán)(3)靠近輸出桿的端面相對于帶槽上蓋(2)的位置，實現(xiàn)機械限位的功能；

第二種結構：機械限位機構包括螺紋孔殼體(11)，通過銷子(5)與螺紋孔殼體(11)連接的帶槽上蓋(2)，穿過帶槽上蓋(2)通孔固緊于銷子(5)的固定螺釘(6)，穿過螺紋孔殼體(11)的底部螺紋孔用于調整菱形環(huán)(3)位置的頂絲(12)，穿過螺紋孔殼體(11)的側面通孔固緊于菱形環(huán)(3)的固緊螺釘(10)；通過頂絲(12)能夠調節(jié)菱形環(huán)(3)靠近輸出桿的端面相對于帶槽上蓋(2)的位置，實現(xiàn)機械限位的功能；

第三種結構：機械限位機構包括圓孔殼體(13)，穿過圓孔殼體(13)的底部通孔用于固緊菱形環(huán)(3)的底部螺釘(16)，通過頂部螺釘(15)與圓孔殼體(13)連接的圓孔上蓋(14)；通過頂部螺釘(15)能夠調節(jié)圓孔上蓋(14)相對于菱形環(huán)(3)靠近輸出桿的端面的位置，實現(xiàn)機械限位的功能。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種具有小位移過沖量可斷電保持位移的壓電作動器的作動方法，其特征在于：所述輸出桿提供的作動位移由作動壓電堆(4-1)、補償壓電堆(4-2)、菱形環(huán)(3)和機械限位機構共同提供。