[發明專利]一種具有異向摩擦特性的交替步進壓電粘滑驅動器及方法

在審

• 申請號: 202310236477.9
• 申請日: 2023-03-13
• 公開（公告）號: CN116526888A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 章陽坤;周勝;朱宇航;陸文杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/04;H02N2/06
• 代理公司: 北京知藝互聯知識產權代理有限公司 16137
• 代理人: 孟晨光

1.一種具有異向摩擦特性的交替步進壓電粘滑驅動器及方法，其特征在于：包括基座，所述基座上設置有壓電直線進給驅動器，所述壓電直線進給驅動器的一端設置有定子，所述定子包括麥芒尖端、連接麥芒尖端與壓電直線進給驅動器的柔性鉸鏈，所述麥芒尖端的一側設置有直線導軌，所述直線導軌上設置有動子。

2.根據權利要求1所述的一種具有異向摩擦特性的交替步進壓電粘滑驅動器及方法，其特征在于：所述動子表面設置有一定的粗糙度，所述柔性鉸鏈受轉矩能發生旋轉，所述麥芒尖端與動子表面呈傾斜設置，麥芒尖端沿該角度方向呈直線運動。

3.一種具有異向摩擦特性的交替步進壓電粘滑驅動器的方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：初始狀態下，所述壓電直線進給驅動器保持斷電狀態，麥芒尖端與動子間未接觸；

S2：所述壓電直線進給驅動器通入電壓直至最大值U，壓電直線進給驅動器變形伸長，定子沿該方向向前運動，直至與動子表面接觸，柔性鉸鏈發生變形，麥芒尖端與動子表面不平整微峰像棘齒一樣卡住，會產生較大摩擦力，形成“粘滯”過程帶動動子沿導軌運動；

S3：所述壓電直線進給驅動器電壓減小至0，壓電直線進給驅動器逐漸恢復原長，麥芒尖端與動子逐漸脫離接觸并恢復到初始位置，由于柔性鉸鏈具有一定的彈性，該過程產生的摩擦力遠小于上一階段，形成“滑動”過程，從而不帶動動子回退。

4.根據權利要求3所述的一種具有異向摩擦特性的交替步進壓電粘滑驅動器的方法，其特征在于：所述電壓最大值U≈KD/cosφ，

其中，U≈KL，K：與壓電直線進給驅動器相關的常數，L:壓電直線進給驅動器伸長距離，D：動子移動距離，D≈Lcosφ。

5.根據權利要求3所述的一種具有異向摩擦特性的交替步進壓電粘滑驅動器的方法，其特征在于：在步驟S3中，動子不發生位移，維持在步驟S2結束時的位置。

6.根據權利要求3所述的一種具有異向摩擦特性的交替步進壓電粘滑驅動器的方法，其特征在于：在一個對稱的電壓周期中，麥芒尖端與動子表面依次經歷“粘滯”和“滑動”兩個階段，“粘滯”階段麥芒尖端推動動子沿直線導軌向前運動D,“滑動”階段麥芒尖端不帶動動子運動而回到初始位置，故在一個周期內動子的位移為D。

7.根據權利要求3所述的一種具有異向摩擦特性的交替步進壓電粘滑驅動器的方法，其特征在于：所述壓電直線進給驅動器往復運動，實現動子的單向運動。