[發明專利]一種壓電驅動旋轉型電機及其工作方法

有效

• 申請號: 202011459276.8
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112713804B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 董智鵬;王亮;金家楣;原路生;張世宇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02N2/10
• 分類號: H02N2/10;H02N2/12;H02N2/14
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

1.一種壓電驅動旋轉型電機的工作方法，壓電驅動旋轉型電機包含驅動圓環、定子、以及第一至第八作動模塊；

所述驅動圓環采用彈性介質制成，呈圓環狀，且其內壁開有環形凹槽；

所述第一至第八作動模塊結構相同，均包含一個壓電疊堆和一個驅動足，所述驅動足固定在所述壓電疊堆的一端；

所述定子采用剛性物質制成，呈圓環狀，且定子設置在驅動圓環內、和驅動圓環同軸；

所述第一至第八作動模塊周向均勻設置在驅動圓環和定子之間，其壓電疊堆遠離驅動足的一端指向定子圓心且和定子的外壁固連，其驅動足和驅動圓環內壁的環形凹槽相抵；

其特征在于，所述壓電驅動旋轉型電機的工作方法包含如下步驟：

令第一至第八作動模塊在驅動圓環內順時針排列，如果需要輸出軸正向轉動：

步驟A.0），第一至第八作動模塊的壓電疊堆均未通電，在預緊力的作用下，驅動圓環即轉子呈鎖死狀態；

步驟A.1），對第一、第五作動模塊的壓電疊堆通電，驅動其伸長從而將驅動圓環撐大發生彈性形變，此時，驅動圓環呈橢圓狀，第一、第三、第五、第七作動模塊的驅動足抵住驅動圓環，第二、第四、第六、第八作動模塊的驅動足脫離驅動圓環；

步驟A.2），對第二、第六作動模塊的壓電疊堆通電，驅動其伸長從而將驅動圓環繼續撐大發生更大的彈性形變，保持第一、第五作動模塊的壓電疊堆繼續通電，此時驅動圓環上的部分質點正向轉動；

步驟A.3），將第一、第五作動模塊的壓電疊堆斷電，在彈性回復力的作用下，整個驅動圓環較初始狀態正方向轉過預設的第一角度閾值θ₁；

步驟A.4），對第三、第七作動模塊的壓電疊堆通電，驅動其伸長從而將驅動圓環繼續撐大發生更大的彈性形變，保持第二、第六作動模塊的壓電疊堆繼續通電，電機轉子呈鎖死狀態；

步驟A.5），將第二、第六作動模塊的壓電疊堆斷電，在彈性回復力的作用下，驅動圓環部分質點正向轉動；

步驟A.6），對第四、第八作動模塊的壓電疊堆通電，驅動其伸長從而將驅動圓環繼續撐大發生更大的彈性形變，保持第三、第七作動模塊的壓電疊堆繼續通電，電機轉子呈鎖死狀態；

步驟A.7），將第三、第七作動模塊的壓電疊堆斷電，在彈性回復力的作用下，驅動圓環質點發生正向轉動，整體較初始狀態轉過預設的第二角度閾值θ₂；

步驟A.8），對第一、第五作動模塊的壓電疊堆通電，驅動其伸長從而將驅動圓環繼續撐大發生更大的彈性形變，保持第四、第八作動模塊的壓電疊堆繼續通電，電機轉子呈鎖死狀態；

步驟A.9），跳轉至步驟A.1）；

如果需要輸出軸反向轉動：

步驟B.0)，第一至第八作動模塊的壓電疊堆均未通電，在預緊力的作用下，驅動圓環即轉子呈鎖死狀態；

步驟B.1），對第一、第五作動模塊的壓電疊堆通電，驅動其伸長從而將驅動圓環撐大發生彈性形變，此時，驅動圓環呈橢圓狀，第一、第三、第五、第七作動模塊的驅動足抵住驅動圓環，第二、第四、第六、第八作動模塊的驅動足脫離驅動圓環；

步驟B.2），對第四、第八作動模塊的壓電疊堆通電，驅動其伸長從而將驅動圓環繼續撐大發生更大的彈性形變，保持第一、第五作動模塊的壓電疊堆繼續通電，此時驅動圓環上的部分質點反向轉動；

步驟B.3），將第一、第五作動模塊的壓電疊堆斷電，在彈性回復力的作用下，整個驅動圓環較初始狀態反方向轉過θ₁；

步驟B.4），對第三、第七作動模塊的壓電疊堆通電，驅動其伸長從而將驅動圓環繼續撐大發生更大的彈性形變，保持第四、第八作動模塊的壓電疊堆繼續通電，電機轉子呈鎖死狀態；

步驟B.5），將第四、第八作動模塊的壓電疊堆斷電，在彈性回復力的作用下，驅動圓環部分質點反向轉動；

步驟B.6），對第二、第六作動模塊的壓電疊堆通電，驅動其伸長從而將驅動圓環繼續撐大發生更大的彈性形變，保持第三、第七作動模塊的壓電疊堆繼續通電，電機轉子呈鎖死狀態；

步驟B.7），將第三、第七作動模塊的壓電疊堆斷電，在彈性回復力的作用下，驅動圓環部分質點反向轉動，整體較初始狀態轉過θ₂；

步驟B.8），對第一、第五作動模塊的壓電疊堆通電，驅動其伸長從而將驅動圓環繼續撐大發生更大的彈性形變，保持第二、第六作動模塊的壓電疊堆繼續通電，電機轉子呈鎖死狀態；

步驟B.9），跳轉至步驟B.1）。

2.根據權利要求1所述的壓電驅動旋轉型電機的工作方法，其特征在于，所述定子的外壁銑削成正八邊形，所述第一至第八作動模塊中壓電疊堆遠離驅動足的一端一一對應固定在定子外壁八個端面的中心。