[發(fā)明專利]基于螺旋嵌位結構的直線壓電作動器及其工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010959286.1
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112290823B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設計）人: 原路生;王亮;金家楣;于鵬鵬
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00;H02N2/04;H02N2/12
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

1.基于螺旋嵌位結構的直線壓電作動器，其特征在于，包含壓電驅動模塊、殼體、輸出軸；

所述輸出軸包含依次同軸固連的第一光柱、螺柱、第二光柱，所述第一光柱、第二光柱遠離螺柱的一端均設有用于和外部相連的連接鍵；

所述殼體為兩端封閉的空心圓柱體，其兩個端面中心分別設有供所述第一光柱、第二光柱穿出的通孔；

所述壓電驅動模塊設置在殼體內，包含第一至第三承載板、第一至第二螺母、柔性聯(lián)軸器、M個第一壓電疊堆組和M個第二壓電疊堆組，M為大于等于1的自然數(shù)；

所述第一至第三承載板均為圓板，依次平行設置在殼體內、和殼體同軸固連，第一承載板、第二承載板之間的距離等于第二承載板、第三承載板之間的距離，且第一至第三承載板中心均設有供螺柱穿過的通孔；

所述第一光柱通過第一直線軸承和所述殼體一個端面中心的通孔相連，第二光柱通過第二直線軸承和殼體另一個端面中心的通孔相連，使得輸出軸能夠相對殼體自由滑動；所述螺柱位于殼體內，依次穿過第一承載板、第二承載板、第三承載板中心的通孔，和第一承載板、第二承載板、第三承載板不接觸；

所述第一螺母設置在第一承載板、第二承載板之間，第二螺母設置在第二承載板、第三承載板之間，第一螺母、第二螺母均和所述螺柱螺紋相連；所述柔性聯(lián)軸器套在螺柱上，一端和第一螺母固連，另一端穿過第二承載板中心的通孔后和第二螺母固連；

所述M個第一壓電疊堆組周向均勻的設置在第二承載板面向第一承載板的端面上，所述第一壓電疊堆組均包含第一壓電疊堆、第二壓電疊堆，其中，第一壓電疊堆、第二壓電疊堆均一端和所述第二承載板面向第一承載板的端面固連，另一端和第一螺母相抵；第一壓電疊堆、第二壓電疊堆均用于向第一螺母施加推力和旋轉力，且第一壓電疊堆、第二壓電疊堆施加的旋轉力大小相同、方向相反；

所述M個第二壓電疊堆組周向均勻的設置在第二承載板面向第三承載板的端面上，所述第二壓電疊堆組均包含第三壓電疊堆、第四壓電疊堆，其中，第三壓電疊堆、第四壓電疊堆均一端和所述第二承載板面向第三承載板的端面固連，另一端和第二螺母之間的間隙為預設的距離閾值l₁；第三壓電疊堆、第四壓電疊堆均用于向第二螺母施加推力和旋轉力，且第三壓電疊堆、第四壓電疊堆施加的旋轉力大小相同、方向相反。

2.基于權利要求1所述的基于螺旋嵌位結構的直線壓電作動器的單次驅動方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟1），同時驅動M個第一壓電疊堆組的第一、第二壓電疊堆伸長，推動第一螺母使其帶動輸出軸、柔性聯(lián)軸器、第二螺母朝第一承載板方向平動距離l₁，此時，第一螺母無法轉動，M個第二壓電疊堆組中的第三壓電疊堆、第四壓電疊堆均和第二螺母相抵；

步驟2），驅動M個第二壓電疊堆組的第三壓電疊堆工作，使得第二螺母朝第二承載板方向平動距離l₁后，驅動M個第二壓電疊堆組的第四壓電疊堆抵住第二螺母、消除M個第二壓電疊堆組中的第三壓電疊堆施加的旋轉力，使得第二螺母靜止，此時，柔性聯(lián)軸器發(fā)生扭轉、存儲勢能；

步驟3），同時控制M個第一壓電疊堆組的第一、第二壓電疊堆收縮至原狀，此時，第一螺母在柔性聯(lián)軸器的帶動下朝第二承載板方向平動距離l₁、再次和M個第一壓電疊堆組的第一、第二壓電疊堆相抵；

步驟4），同時驅動M個第二壓電疊堆組的第三、第四壓電疊堆收縮，使其和第二螺母之間的間隙為預設的距離閾值l₁。