[實用新型]一種雙層環壓電旋轉驅動器

有效

• 申請號: 202120643580.1
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN214315090U
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 張博聞;董景石;徐智;劉暢;曹義
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H02N2/14
• 分類號: H02N2/14;H02N2/10
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 李榮武

本實用新型涉及一種雙層環壓電旋轉驅動器。包括底座、轉動環、壓電元件、柔性鉸鏈、轉子。壓電元件通過壓電材料的逆壓電效應將電能轉化為機械能，利用慣性原理驅動內環旋轉。柔性鉸鏈連接內外環，利用柔性鉸鏈的時滯效應，在內環發生轉動后外環會產生同方向的延時轉動，使整體機構產生兩次同方向的轉動。轉子作為驅動裝置的輸出終端，通過螺紋安裝在內環上方。機構整體安裝于底座上方。具有轉動平穩、響應迅速、轉速較快等特點。在光學儀器、航空航天、顯微操作領域有良好的應用前景。

技術領域

本實用新型涉及精密機械領域，特別涉及一種雙層環壓電旋轉驅動器。可用于光學儀器、航空航天、顯微操作等領域。

背景技術

壓電驅動技術是一種基于壓電材料的逆壓電效應來控制其機械形變進而輸出力和位移的精密驅動技術，具有結構簡單、高精確度、高分辨率、抗電磁干擾等特點，慣性執行機構因其轉角精度高、易于微型化的特點，在顯微手術顯微鏡、半導體制造、精密光學對準等領域得到了廣泛的應用。但是慣性旋轉驅動器在其運動過程中存在很大的能量損失，效率較低。

綜上所述，需要針對慣性旋轉驅動器進行一定的分析與改進，進行效能再次利用。

發明內容

本實用新型在于提供一種雙層環壓電旋轉驅動器，解決上述存在的一些問題。本實用新型利用內層環的慣性運動原理使內層環在橫梁模態改變過程中產生運動；并且通過與之相連的柔性鉸鏈，將運動傳遞于外層環上，利用柔性鉸鏈的時滯效應和外層環的慣性原理，帶動已經產生旋轉運動的內層環再次發生旋轉，進一步帶動其上轉子做旋轉運動。本實用新型提出的雙層環壓電旋轉驅動器基于慣性驅動原理和柔性鉸鏈的時滯原理，同次激勵信號產生兩次不同步的旋轉運動，提高了驅動機構的效率，具有體積小、成本低、控制簡單、轉角精度高、效能優化等特點。

本實用新型的上述目的通過以下技術方案實現：

一種雙層環壓電旋轉驅動器，通過雙層環結構實現二次慣性旋轉運動，提高轉動效率；包括：底座1、內層環2、外層環3、壓電元件4、柔性鉸鏈5、轉子6；內層環2帶有三個安裝位置用來安裝壓電元件4、柔性鉸鏈5、轉子6，此外內層環2底部安裝在底座1的基軸上，保證驅動機構可以實現轉動；工作過程中受到電信號的作用，壓電元件4驅動內層環2和外層環3產生慣性運動，從而帶動轉子6轉動。

所述的壓電元件4固定于內層環2的橫梁兩側，工作過程中受到電信號的激勵產生模態變化，使內層環2的橫梁產生緩慢的彎曲變形，從而帶動內層環2外沿產生緩慢的旋轉運動；電信號激勵方式突然變化時，內層環2外沿由于自身的慣性仍保持原來的方向旋轉，從而使內層環整體繞基軸轉動。

所述的柔性鉸鏈5固定于內層環2外沿，另一端連接外層環3。利用柔性鉸鏈的時滯效應，在內層環2轉動后，柔性鉸鏈5使外層環3產生不同步的延遲轉動，外層環3在到達與內層環2的同步位置后，由于自身的慣性作用，繼續沿原有方向轉動，從而使驅動裝置產生兩次轉動。

所述的轉子6安裝用螺紋安裝在內層環2上方，通過對壓電元件4輸入緩慢升高、快速下降的電信號激勵后，內層環2由于自身的慣性產生轉動，同時利用柔性鉸鏈的時滯效應，使外層環3產生與內層環2不同步的延遲轉動。外層環3由于自身的慣性作用，再次驅動整體機構旋轉，產生二次旋轉效果，通過調節輸入電信號的激勵，使轉子6繞著底座1的基軸產生同向連續轉動。

本實用新型的有益效果在于：提供了一種雙層環式旋轉機構，使電能轉化為機械能的效率得到提高，同時兼具結構簡單、轉角精度高等特點，在顯微操作、光學儀器、醫療設備等有很好的應用前景。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，本實用新型的示意性實例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。

圖1為本實用新型的總體結構示意圖

圖2為本實用新型的雙層環結構示意圖