一种双足驱动非共振压电直线电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双足驱动非共振压电直线电机，电机包括定子、直线导轨、滚珠滑台、预压力机构和底座，定子主要由四个菱形柔性框和分别按照特定方向一一对应安装在各柔性框内的四个叠层压电陶瓷组组成，定子位于直线导轨和预压力机构之间，其在预压力机构的预压力作用下与直线导轨的上滑块前端面保持接触并使得压电直线电机断电自锁。本实用新型专利技术中，定子为一体式对称结构，方便加工及装配，定子的加工误差对于电机的精度影响小，能够较好地保证定子的双驱动足与直线导轨间保持良好的接触状态，在实现高精度、大推力的同时，提供大行程的作动。通过在四个叠层压电陶瓷组上分别施加特定激励电压信号，可使定子带动直线导轨作直线运动。

【技术实现步骤摘要】
一种双足驱动非共振压电直线电机
本技术属于压电精密致动
，涉及一种双足驱动非共振压电直线电机。
技术介绍
压电直线电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应，将电能转化为机械能，实现微观振动转换为宏观运动的精密致动装置，其发展至今，已定义了多种类型，包括行波型、驻波型、多模态振动型、惯性驱动型和尺蠖型等。其中，利用叠层压电陶瓷在低电压低频率下就能输出大位移的压电电机被称为非共振压电直线电机。现有的非共振压电直线电机的核心机构——定子的构型普遍较为复杂且松散，易导致电机的整体输出特性受到影响：一方面，复杂的结构在加工中容易产生精度误差，导致结构整体装配后的误差累积，影响电机输出运动的精度；另一方面，松散的构型对装配人员提出了更高的要求，如若装配不当，易使得定子与动子无法充分接触，会大大降低电机输出推力，同时在运动过程中各部件较难保持原有位置持续稳定工作。另外，现有的非共振压电直线电机在预紧力施加与定子调节机构的配合设计中存在无法持续的输出定量预紧力的问题。
技术实现思路
本技术提出一种定子结构紧凑、易加工，并能提供大行程、大推力及高精度作动的双足驱动非共振压电直线电机。本技术还提出该压电直线电机的电激励方法。本技术所采用的技术方案为：一种双足驱动非共振压电直线电机，包括定子、直线导轨、滚珠滑台、预压力机构和底座，所述底座水平设置，所述直线导轨横向安装在所述底座上端面后侧；所述滚珠滑台和所述预压力机构均安装在所述底座上端面前侧，所述滚珠滑台垂直于所述直线导轨；所述定子固定安装在所述滚珠滑台上，且所述定子位于所述直线导轨和所述预压力机构之间，所述定子在所述预压力机构的预压力作用下与所述直线导轨的上滑块前端面保持接触并使得压电直线电机断电自锁；所述定子包括第一叠层压电陶瓷组、第二叠层压电陶瓷组、第三叠层压电陶瓷组、第四叠层压电陶瓷组，以及自上而下依次均匀间隔设置的第一菱形柔性框、第二菱形柔性框、第三菱形柔性框和第四菱形柔性框，每一叠层压电陶瓷组的右端均安装有端盖；每一菱形柔性框的四角位置均一体设有定位凸块，第一、第二菱形柔性框各自的右定位凸块通过第二连接体一体连接，第三、第四菱形柔性框各自的右定位凸块通过第三连接体一体连接；第一、第四菱形柔性框各自的左定位凸块通过第一连接体一体连接，第二、第三菱形柔性框各自的左定位凸块与所述第一连接体间均留有间隙，每一菱形柔性框的前定位凸块和右定位凸块均开设有贯通的第一螺孔；所述第一连接体垂直固定在所述滚珠滑台上，并垂直于所述直线导轨；所述第一叠层压电陶瓷组、所述第二叠层压电陶瓷组、所述第三叠层压电陶瓷组和所述第四叠层压电陶瓷组均通过一端抵在定位凸块上，一端由预紧螺钉顶住对应的叠层压电陶瓷组端部的端盖的方式，分别一一对应地安装在所述第一菱形柔性框、所述第二菱形柔性框、所述第三菱形柔性框和所述第四菱形柔性框内，第一和第四叠层压电陶瓷组的方向与所述直线导轨保持平行，第二和第三叠层压电陶瓷组的方向与所述直线导轨保持垂直。一种双足驱动非共振压电直线电机，包括定子、直线导轨、滚珠滑台、预压力机构和底座，所述底座水平设置，所述直线导轨横向安装在所述底座上端面后侧；所述滚珠滑台和所述预压力机构均安装在所述底座上端面前侧，所述滚珠滑台垂直于所述直线导轨；所述定子固定安装在所述滚珠滑台上，且所述定子位于所述直线导轨和所述预压力机构之间，所述定子在所述预压力机构的预压力作用下与所述直线导轨的上滑块前端面保持接触并使得压电直线电机断电自锁；所述定子包括第一叠层压电陶瓷组、第二叠层压电陶瓷组、第三叠层压电陶瓷组、第四叠层压电陶瓷组，以及自上而下依次均匀间隔设置的第一菱形柔性框、第二菱形柔性框、第三菱形柔性框和第四菱形柔性框，每一叠层压电陶瓷组的右端均安装有端盖；每一菱形柔性框的四角位置均一体设有定位凸块，第一、第二菱形柔性框各自的右定位凸块通过第二连接体一体连接，第三、第四菱形柔性框各自的右定位凸块通过第三连接体一体连接；第一、第四菱形柔性框各自的左定位凸块通过第一连接体一体连接，第二、第三菱形柔性框各自的左定位凸块与所述第一连接体间均留有间隙，每一菱形柔性框的前定位凸块和右定位凸块均开设有贯通的第一螺孔；所述第一连接体垂直固定在所述滚珠滑台上，并垂直于所述直线导轨；所述第一叠层压电陶瓷组、所述第二叠层压电陶瓷组、所述第三叠层压电陶瓷组和所述第四叠层压电陶瓷组均通过一端抵在定位凸块上，一端由预紧螺钉顶住对应的叠层压电陶瓷组端部的端盖的方式，分别一一对应地安装在所述第一菱形柔性框、所述第二菱形柔性框、所述第三菱形柔性框和所述第四菱形柔性框内，第一、第二、第三和第四叠层压电陶瓷组的方向均与所述直线导轨保持平行。进一步地，所述预压力机构包括螺杆、调节块和锁紧螺钉，所述调节块呈L形，所述调节块短段固定在所述底座上，所述调节块长段中心开设有与所述螺杆相匹配的第一通孔，所述调节块长段上端面右侧开设有第二螺孔，所述调节块长段右半部分横向断开，所述第二螺孔亦断开；所述螺杆可沿所述第一通孔作轴向移动，所述螺杆端部压住所述第一连接体，通过所述锁紧螺钉将所述螺杆固定在所述调节块上。进一步地，所述直线导轨的上滑块前端面黏贴有用于增大所述定子与所述直线导轨间接触摩擦力的氧化铝陶瓷条，所述第二菱形柔性框和所述第三菱形柔性框与所述氧化铝陶瓷条接触，所述第一菱形柔性框和所述第四菱形柔性框与所述氧化铝陶瓷条不接触。进一步地，每一菱形柔性框内侧，位于每一定位凸块两侧的位置均设置有用于增大柔性的半圆形割缝。进一步地，所述直线导轨的型号为THK，VRU3-80。进一步地，所述滚珠滑台的型号为IKO，BSP1035SL。一种双足驱动非共振压电直线电机的电激励方法，第一和第四叠层压电陶瓷组的方向与所述直线导轨保持平行，第二和第三叠层压电陶瓷组的方向与所述直线导轨保持垂直，对四组叠层压电陶瓷组所采用激励方式为：所述第一叠层压电陶瓷组施加初相位为0的三角波电压信号，所述第三叠层压电陶瓷组施加与所述第一叠层压电陶瓷组同频率同初相位的方波电压信号，所述第二叠层压电陶瓷组施加与所述第三叠层压电陶瓷组同频率且相位差为t/4的方波电压信号，所述第四叠层压电陶瓷组施加与所述第一叠层压电陶瓷组同频率且相位差为t/4的三角波电压信号，t为一个周期。一种双足驱动非共振压电直线电机的电激励方法，第一、第二、第三和第四叠层压电陶瓷组的方向均与所述直线导轨保持平行，对四组叠层压电陶瓷组所采用激励方式为：所述第四叠层压电陶瓷组施加初相位为0的三角波电压信号，所述第三叠层压电陶瓷组施加与所述第四叠层压电陶瓷组同频率同初相位的方波电压信号，所述第二叠层压电陶瓷组施加与所述第三叠层压电陶瓷组同频率且相位差为t/4的方波电压信号，所述第一叠层压电陶瓷组施加与所述第四叠层压电陶瓷组同频率且相位差为t/4的三角波电压信号，t为一个周期。进一步地，将施加在所述第二叠层压电陶瓷组和所述第三叠层压电陶瓷组上的激励电压信号对调，使得电机反向运动。本技术的有益效果在于：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双足驱动非共振压电直线电机，其特征在于，包括定子(a)、直线导轨(b)、滚珠滑台(c)、预压力机构(d)和底座(e)，底座(e)水平设置，直线导轨(b)横向安装在底座(e)上端面后侧；滚珠滑台(c)和预压力机构(d)均安装在底座(e)上端面前侧，滚珠滑台(c)垂直于直线导轨(b)；定子(a)固定安装在滚珠滑台(c)上，且定子(a)位于直线导轨(b)和预压力机构(d)之间，定子(a)在预压力机构(d)的预压力作用下与直线导轨(b)的上滑块前端面保持接触并使得压电直线电机断电自锁；/n定子(a)包括第一叠层压电陶瓷组(a11)、第二叠层压电陶瓷组(a12)、第三叠层压电陶瓷组(a13)、第四叠层压电陶瓷组(a14)，以及自上而下依次均匀间隔设置的第一菱形柔性框(a31)、第二菱形柔性框(a32)、第三菱形柔性框(a33)和第四菱形柔性框(a34)，每一叠层压电陶瓷组的右端均安装有端盖(a2)；每一菱形柔性框的四角位置均一体设有定位凸块(a38)，第一、第二菱形柔性框各自的右定位凸块通过第二连接体(a36)一体连接，第三、第四菱形柔性框各自的右定位凸块通过第三连接体(a37)一体连接；第一、第四菱形柔性框各自的左定位凸块通过第一连接体(a35)一体连接，第二、第三菱形柔性框各自的左定位凸块与第一连接体(a35)间均留有间隙，每一菱形柔性框的前定位凸块和右定位凸块均开设有贯通的第一螺孔；第一连接体(a35)垂直固定在滚珠滑台(c)上，并垂直于直线导轨(b)；第一叠层压电陶瓷组(a11)、第二叠层压电陶瓷组(a12)、第三叠层压电陶瓷组(a13)和第四叠层压电陶瓷组(a14)均通过一端抵在定位凸块(a38)上，一端由预紧螺钉(a4)顶住对应的叠层压电陶瓷组端部的端盖(a2)的方式，分别一一对应地安装在第一菱形柔性框(a31)、第二菱形柔性框(a32)、第三菱形柔性框(a33)和第四菱形柔性框(a34)内，第一和第四叠层压电陶瓷组的方向与直线导轨(b)保持平行，第二和第三叠层压电陶瓷组的方向与直线导轨(b)保持垂直。/n...

【技术特征摘要】
1.一种双足驱动非共振压电直线电机，其特征在于，包括定子(a)、直线导轨(b)、滚珠滑台(c)、预压力机构(d)和底座(e)，底座(e)水平设置，直线导轨(b)横向安装在底座(e)上端面后侧；滚珠滑台(c)和预压力机构(d)均安装在底座(e)上端面前侧，滚珠滑台(c)垂直于直线导轨(b)；定子(a)固定安装在滚珠滑台(c)上，且定子(a)位于直线导轨(b)和预压力机构(d)之间，定子(a)在预压力机构(d)的预压力作用下与直线导轨(b)的上滑块前端面保持接触并使得压电直线电机断电自锁；
定子(a)包括第一叠层压电陶瓷组(a11)、第二叠层压电陶瓷组(a12)、第三叠层压电陶瓷组(a13)、第四叠层压电陶瓷组(a14)，以及自上而下依次均匀间隔设置的第一菱形柔性框(a31)、第二菱形柔性框(a32)、第三菱形柔性框(a33)和第四菱形柔性框(a34)，每一叠层压电陶瓷组的右端均安装有端盖(a2)；每一菱形柔性框的四角位置均一体设有定位凸块(a38)，第一、第二菱形柔性框各自的右定位凸块通过第二连接体(a36)一体连接，第三、第四菱形柔性框各自的右定位凸块通过第三连接体(a37)一体连接；第一、第四菱形柔性框各自的左定位凸块通过第一连接体(a35)一体连接，第二、第三菱形柔性框各自的左定位凸块与第一连接体(a35)间均留有间隙，每一菱形柔性框的前定位凸块和右定位凸块均开设有贯通的第一螺孔；第一连接体(a35)垂直固定在滚珠滑台(c)上，并垂直于直线导轨(b)；第一叠层压电陶瓷组(a11)、第二叠层压电陶瓷组(a12)、第三叠层压电陶瓷组(a13)和第四叠层压电陶瓷组(a14)均通过一端抵在定位凸块(a38)上，一端由预紧螺钉(a4)顶住对应的叠层压电陶瓷组端部的端盖(a2)的方式，分别一一对应地安装在第一菱形柔性框(a31)、第二菱形柔性框(a32)、第三菱形柔性框(a33)和第四菱形柔性框(a34)内，第一和第四叠层压电陶瓷组的方向与直线导轨(b)保持平行，第二和第三叠层压电陶瓷组的方向与直线导轨(b)保持垂直。


2.根据权利要求1所述的双足驱动非共振压电直线电机，其特征在于，预压力机构(d)包括螺杆(d1)、调节块(d2)和锁紧螺钉(d3)，调节块(d2)呈L形，调节块(d2)短段固定在底座(e)上，调节块(d2)长段中心开设有与螺杆(d1)相匹配的第一通孔，调节块(d2)长段上端面右侧开设有第二螺孔，调节块(d2)长段右半部分横向断开，所述第二螺孔亦断开；螺杆(d1)可沿所述第一通孔作轴向移动，螺杆(d1)端部压住第一连接体(a35)，通过锁紧螺钉(d3)将螺杆(d1)固定在调节块(d2)上。


3.根据权利要求2所述的双足驱动非共振压电直线电机，其特征在于，直线导轨(b)的上滑块前端面黏贴有用于增大定子(a)与直线导轨(b)间接触摩擦力的氧化铝陶瓷条(b1)，第二菱形柔性框(a32)和第三菱形柔性框(a33)与氧化铝陶瓷条(b1)接触，第一菱形柔性框(a31)和第四菱形柔性框(a34)与氧化铝陶瓷条(b1)不接触。


4.根据权利要求2所述的双足驱动非共振压电直线电机，其特征在于，每一菱形柔性框内侧，位于每一定位凸块两侧的位置均设置有用于增大柔性的半圆形割缝(a39)。


5.根据权利要求2所述的双足驱动非共振压电直线电机，其特征在于，直线导轨(b)的型号为THK，VRU3-80；滚珠滑台(c)的型号为IKO，BSP103...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙梦馨，黄卫清，冯勇，王寅，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32