[發明專利]單相激勵雙向運動的扁薄式直線型壓電驅動器

在審

• 申請號: 202210053997.1
• 申請日: 2022-01-18
• 公開（公告）號: CN114448289A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 范平清;葛陽洋;袁濤
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: H02N2/04
• 分類號: H02N2/04;H02N2/06
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

本發明涉及一種單相激勵雙向運動的扁薄式直線型壓電驅動器，包括定子、底座以及分別安裝在底座上動子、夾持定位機構和預壓力施加機構；所述的定子通過夾持定位機構安裝在底座上，并通過驅動足與動子傳動連接，所述的預壓力施加機構與動子接觸，用于調節定子與動子之間的預緊力。與現有技術相比，本發明僅需要一相激勵信號，具有驅動電路簡單、推重比大、輕薄扁平小等優點。

技術領域

本發明涉及壓電驅動器領域，尤其是涉及一種單相激勵雙向運動的扁薄式直線型壓電驅動器。

背景技術

壓電驅動器的工作原理是利用壓電材料的逆壓電效應，激發彈性體(定子)在超聲頻段內的微幅振動，并通過定、動子(轉子)之間的摩擦作用將高頻微幅振動轉換成動子(轉子)的直線(旋轉)運動，輸出功率，驅動負載；壓電驅動器具有扭矩/質量比大、結構緊湊、低速大扭矩、響應快、電磁兼容性和控制性能好等優點，已在機器人、精密儀器儀表、醫療器械、航空航天以及新型武器裝備等領域得到廣泛的應用。

根據激勵信號的數量，壓電驅動器分為雙相和單相激勵，雙相激勵需要通過多次調整與優化設計以實現兩個模態的頻率一致性，設計過程復雜且不確定性大。單相壓電驅動器不需要進行頻率一致性設計，驅動電路簡單，易于壓電驅動器的微型化。但目前存在的部分單相壓電驅動器推重比小，并且設計的驅動器尺寸大，限制了其應用場合。

目前直線型壓電驅動器夾持定位、預緊力施加方式以及動子的布置普遍存在結構復雜、不同機構相互干涉的問題，直接影響到壓電驅動器性能，使得驅動器的實際運行效果大打折扣，甚至無法驅動從動件。夾持機構的布置需要考慮是否影響壓電驅動器的結構性能，使得定子無法驅動動子。動子組件需要考慮與壓電驅動器驅動尖的摩擦效果，如果動子從動的阻力過大，則影響壓電驅動器的運行效果。而預緊力施加裝置需要考慮到預緊力的調節是否方便、預緊力的大小能否定量衡量等因素。因此，直線型壓電驅動器的夾持裝置、動子組件、預緊力施加裝置的設計對于驅動器的輸出特性影響巨大，需要根據結構專門結構設計。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種單相激勵雙向運動的扁薄式直線型壓電驅動器。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

根據本發明的一個方面，提供了一種單相激勵雙向運動的扁薄式直線型壓電驅動器，包括定子、底座以及分別安裝在底座上動子、夾持定位機構和預壓力施加機構；所述的定子通過夾持定位機構安裝在底座上，并通過驅動足與動子傳動連接，所述的預壓力施加機構與動子接觸，用于調節定子與動子之間的預緊力。

作為優選的技術方案，所述的定子包括金屬基體、驅動足、橫梁和四個貼在金屬基體上的壓電陶瓷片。

作為優選的技術方案，四個所述的壓電陶瓷片通過環氧粘合劑分別粘貼在橫梁上下方金屬基體的前后面上。

作為優選的技術方案，四個所述的壓電陶瓷片分別為第一壓電陶瓷片PZT1、第二壓電陶瓷片PZT2、第三壓電陶瓷片PZT3和第四壓電陶瓷片PZT4；

利用壓電陶瓷的d₃₁效應，以第一激勵信號激勵第一壓電陶瓷片PZT1和第三壓電陶瓷片PZT3時，驅動足做右對角線斜橢圓運動，驅動動子右向運動；

以第二激勵信號激勵第二壓電陶瓷片PZT2和第四壓電陶瓷片PZT4時，驅動足做左對角線斜橢圓運動，驅動動子左向運動。

作為優選的技術方案，所述的第一激勵信號為37900Hz的正弦激勵信號，所述的第二激勵信號為58200Hz的正弦激勵信號。

作為優選的技術方案，所述的夾持定位機構包括U型底座、夾持螺栓和夾持螺母，所述的夾持螺栓穿入U型底座側擋板的螺紋孔，左右各一個通過夾持螺栓與夾持螺母配合來夾持和定位定子。