[發明專利]一種夾鉗式慣性壓電直線電機

有效

• 申請號: 202010964410.3
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112104258B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 孫夢馨;王寅;馮勇;黃衛清
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/04
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 王磊

本發明公開了一種夾鉗式慣性壓電直線電機，包括定子固定框和輸出桿，定子固定框為中空結構，定子固定框兩端分別連接左杠桿和右杠桿，左杠桿和右杠桿上下兩端分別水平設置有上夾鉗塊和下夾鉗塊，兩個下夾鉗塊之間放置有楔塊；定子固定框內設置有環形疊層壓電陶瓷，環形疊層壓電陶瓷的上端抵靠在定子固定框上端的內表面，環形疊層壓電陶瓷的下端抵靠在楔塊上端，輸出桿向下依次穿過定子固定框、環形疊層壓電陶瓷、楔塊，輸出桿下端伸出楔塊。本發明的慣性壓電直線電機中的定子采用了夾鉗式結構，左右杠桿可以調整，滿足不同的精度需求；同時夾鉗式結構可以在實現高精度的同時通過增大工作時夾鉗與輸出桿間的正壓力與摩擦力來提高輸出推力。

技術領域

本發明屬于壓電精密致動技術領域，具體涉及一種夾鉗式慣性壓電直線電機。

背景技術

壓電直線電機具有定位精度高、響應速度快、設計靈活、不受電磁干擾等特點，在新興前沿科技領域中有廣闊的應用前景。近年來，壓電直線電機在多國研究者的廣泛關注下得到了快速的發展。按照原理來分類，可以將壓電電機分為共振式和非共振式電機，共振式電機中，振動體在超聲頻段頻率的信號驅動下，通過模態耦合產生微幅振動，依靠摩擦力驅動動子產生大行程的運動，耦合模態的運用降低了該種電機運動的穩定性。

非共振式壓電電機又可以分為壓電驅動行走電機和慣性驅動式電機，壓電驅動行走電機，也被稱為尺蠖電機，多個壓電作動器被用于交替的箝位和移動動子；在慣性式壓電電機中，運動來源于輸入信號的不對稱激勵，屬于單相驅動方式，慣性式壓電電機結構簡單、精度較高，被廣泛應用于光學、生物醫學和智能制造等前沿領域的高端設備。然而當前該種電機的性能存在制約因素：電機雖然精度較高，然而其推力較小，難以承受工作載荷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種設計靈活、體積小巧、推重比大的夾鉗式慣性壓電直線電機。

為實現上述技術目的，本發明采取的技術方案為：

一種夾鉗式慣性壓電直線電機，其中：包括定子固定框和輸出桿，所述定子固定框為中空結構，所述定子固定框兩端分別連接左杠桿和右杠桿，所述左杠桿和右杠桿上下兩端分別水平設置有上夾鉗塊和下夾鉗塊，兩個所述下夾鉗塊之間放置有楔塊，

所述定子固定框內設置有環形疊層壓電陶瓷，所述環形疊層壓電陶瓷的上端抵靠在定子固定框上端的內表面，所述環形疊層壓電陶瓷的下端抵靠在楔塊上端，所述輸出桿向下依次穿過定子固定框、環形疊層壓電陶瓷、楔塊，所述輸出桿下端伸出楔塊。

為優化上述技術方案，采取的具體措施還包括：

進一步地，兩個上夾鉗塊相互靠近的端面從上至下依次為豎直平面和斜面，兩個斜面組成八字形，兩個夾鉗塊之間的距離大于輸出桿的橫截面直徑。

進一步地，兩個所述上夾鉗塊之間的距離小于兩個下夾鉗塊之間的距離。

進一步地，楔塊兩個楔面的形狀與其對應接觸的下夾鉗塊端面的形狀一致。

進一步地，兩個所述下夾鉗塊相互靠近的端面呈倒八字型。

進一步地，左杠桿和右杠桿分別通過左直梁和右直梁與定子固定框柔性鉸接。

進一步地，定子固定框上端開設有上通孔，下端開設有下通孔，所述環形疊層壓電陶瓷開設有第一通孔，所述楔塊開設有第二通孔，所述上通孔、下通孔、第一通孔和第二通孔的圓心均處于同一豎直線上，所述上通孔小于下通孔，所述上通孔、第一通孔和第二通孔大小均一致，所述輸出桿從上通孔向下依次穿過第一通孔和第二通孔，所述環形疊層壓電陶瓷穿過下通孔抵靠在楔塊上。

進一步地，環形疊層壓電陶瓷在鋸齒波電信號下，伸長向下推動楔塊頂開左兩個下夾鉗塊，使得左杠桿和右杠桿上端兩個上夾鉗塊相互靠近配合夾緊輸出桿，并沿軸向推動輸出桿做直線運動。

本發明的有益效果：