本发明专利技术提供了一种基于压电作动原理的低速高精度旋转驱动装置，包括至少一个驱动单元，所述驱动单元包括驱动压电堆和钳位压电堆，所述驱动压电堆一端固定，另一端沿X向伸缩，用于与被驱动的转动轮的圆周侧面相接触，所述钳位压电堆一端固定，另一端沿Y向伸缩，用于与所述驱动压电堆的伸缩端相接触驱动其发生偏转，驱动压电堆、钳位压电堆相互配合驱动所述转动轮绕其中心轴旋转。本发明专利技术在设计过程中充分考虑空间机构技术的使用需求，具有转动精度高、低速性能好、可正反向转动、锁止刚度大、可靠性高的优点。可靠性高的优点。可靠性高的优点。
【技术实现步骤摘要】
一种基于压电作动原理的低速高精度旋转驱动装置
[0001]本专利技术涉及旋转驱动装置
，具体是一种基于压电作动原理的低速高精度旋转驱动装置。
技术介绍
[0002]现代卫星在国民经济中发挥着举足轻重、无可替代的作用，承担着通讯、导航、气象观测、空间遥感等诸多与人民生活息息相关的重要任务。随着卫星任务的不断复杂化，展开式结构、旋转扫描结构、空间智能结构等空间机构技术被大量应用，有效拓展和提升了卫星的功能。上述空间机构为了完成功能，必须配备可靠稳定的旋转驱动部件，实现展开、扫描和直线运动。
[0003]针对旋转驱动技术的需求，现有技术方案多采用步进电机或直流电机作为动力源。此类电机适合需要高速旋转运动的场合，在低速运动时速度稳定性差，难以保证转动精度。为实现低速高精度驱动，电机需要配合减速器使用，正回程误差、传动效率下降等因素进一步限制了最终的精度实现。另外，电机类部件体积和重量大，成为制约电机类转动部件应用的束缚。
[0004]压电作动是目前新兴智能结构中常用的驱动方式，能够实现单步微量位移输出，通过多步叠加输出的方式能够实现连续不断的运动输出，同时体积和重量小，非常适合应用于对体积重量极度敏感的航天领域。
[0005]因此有必要进行基于压电作动原理的低速高精度旋转驱动装置研究，充分引入先进设计理念，以获得性能优越的具有转动精度高、低速性能好的旋转驱动装置。
技术实现思路
[0006]本专利技术针对现有技术方案的缺陷，提出一种基于压电作动原理的低速高精度旋转驱动装置，具有转动精度高、低速性能好等优点，解决了现有旋转驱动装置低速转动稳定性差难以保证转动精度、体积重量大的技术问题。
[0007]本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种基于压电作动原理的低速高精度旋转驱动装置，包括至少一个驱动单元，所述驱动单元包括驱动压电堆和钳位压电堆，所述驱动压电堆一端固定，另一端沿X向伸缩，用于与被驱动的转动轮的圆周侧面相接触，所述钳位压电堆一端固定，另一端沿Y向伸缩，用于与所述驱动压电堆的伸缩端相接触驱动其发生偏转，驱动压电堆、钳位压电堆相互配合驱动所述转动轮绕其中心轴旋转。
[0009]所述驱动压电堆的固定端上套设有复位弹簧一，所述复位弹簧一的一端固定设置，另一端与所述驱动压电堆侧面相连；所述复位弹簧一为失电后的所述驱动压电堆提供预紧力。
[0010]所述钳位压电堆的固定端上套设有复位弹簧二，所述复位弹簧二的一端固定设置，另一端与所述钳位压电堆侧面相连；所述复位弹簧二为失电后的所述钳位压电堆提供
预紧力。
[0011]所述转动轮的外侧布置有四个所述驱动单元，处于对侧位置的两两一组，其中一组的两个驱动单元互为备份，构成驱动所述转动轮逆时针转动的逆时针驱动单元；另一组的两个驱动单元互为备份，构成驱动所述转动轮顺时针转动的顺时针驱动单元。
[0012]所述转动轮的中心轴安装在一壳体内中部，四个所述驱动单元布置在壳体内四周，其中钳位压电堆、驱动压电堆的固定端与所述壳体连接。
[0013]所述驱动压电堆采用压电陶瓷材料多堆叠加方式制成。
[0014]所述钳位压电堆采用压电陶瓷材料多堆叠加方式制成。
[0015]本专利技术的有益效果如下：
[0016]本专利技术的基于压电作动原理的低速高精度旋转驱动装置，在设计过程中充分考虑空间机构技术的使用需求，具有转动精度高、低速性能好、可正反向转动、锁止刚度大、可靠性高的优点。
[0017]本专利技术的在设计过程中充分考虑适应展开式结构、旋转扫描结构、空间智能结构等多种部件的应用要求，只要对壳体、转动轮的外部接口进行适应性修改，就可以满足不同航天器的安装使用要求，同时不会造成性能的下降或质量的增加，具有较高的通用性，应用前景广阔。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的结构示意图。
[0019]图中：1、壳体；2、转动轮；3、复位弹簧一；4、驱动压电堆；5、复位弹簧二；6、钳位压电堆；7、顺时针驱动单元；8、逆时针驱动单元。
具体实施方式
[0020]以下结合附图说明本专利技术的具体实施方式。
[0021]如图1所示，在本实施例的基于压电作动原理的低速高精度旋转驱动装置，包括至少一驱动单元：驱动压电堆4和钳位压电堆6，两者呈交叉状布置，优选地，驱动压电堆4、钳位压电堆6分别沿X向、Y向布置；
[0022]驱动压电堆4通电后能够实现X向伸长运动，断电后能够实现回缩运动，通过反复的通断电实现驱动压电堆4的伸缩往复运动；钳位压电堆6通电后能够实现Y向伸长运动，将驱动压电堆4压紧在转动轮2上，驱动压电堆4压紧在转动轮2上时，驱动压电堆4的伸缩往复运动能够推动转动轮2运动，钳位压电堆6断电后能够实现回缩运动，释放驱动压电堆4，使其脱离转动轮2。
[0023]具体地，还包括壳体1，驱动压电堆4和钳位压电堆6的固定端与壳体1连接，转动轮2的中心转轴固定在壳体1上，外力驱动下，转动轮2能够绕轴转动。
[0024]具体地，驱动压电堆4、钳位压电堆6采用特制压电陶瓷材料制成。
[0025]进一步地，为了提升高控制性能，驱动单元的结构还包括复位弹簧一3、复位弹簧二5。
[0026]驱动压电堆4安装在复位弹簧一3上，复位弹簧一3固定在壳体1上，驱动压电堆4通电后能够实现伸缩运动，推动转动轮2转动；
[0027]钳位压电堆6安装在复位弹簧二5上，复位弹簧二5固定在壳体1上，钳位压电堆6通电后能够实现伸缩运动，推动驱动压电堆4接触或脱离转动轮2。
[0028]复位弹簧二5具备伸缩方向弹性势能，能够实现钳位压电堆6的位移运动复位。
[0029]复位弹簧一3具备伸缩和转动方向的弹性势能，能够实现驱动压电堆4的位移运动和转动运动复位。
[0030]具体地，复位弹簧二5可提供预紧力，调整断电状态下钳位压电堆6的初始长度，复位弹簧一3可提供预紧力，调整断电状态下驱动压电堆4的初始长度，控制驱动压电堆4和转动轮2之间保持接触，从而为断电状态下的转动轮2提供合适的锁止力，进一步提高转动驱动的控制精度。
[0031]进一步地，为了提高稳定性和可靠性，设置至少四组驱动单元，围绕在转动轮2的圆周侧面一圈，处于对侧位置的两两一组，每组的两个单元运行时可互为备用，其中一组的两个单元作为顺时针驱动单元7，为转动轮2顺时针转动提供动力，另一组的两个单元作为逆时针驱动单元8，为转动轮2逆时针转动提供动力。
[0032]顺时针驱动单元7、逆时针驱动单元8提供了一种转动精度高、低速性能好的空间旋转驱动方案。
[0033]具体地，转动轮2直径为转轴直径为通过高精度止推轴承固定在壳体1上，转动轮2能够绕轴转动；
[0034]具体地，驱动压电堆4采用多堆叠加方式，复位弹簧一3采用整体加工的金属弹簧。
[0035]驱动压电堆4内嵌安装在复位弹簧一3上，复位弹簧一3通过螺钉固定在壳体1上，驱动压电堆4通电后能够实现伸缩运动，推动转动本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于压电作动原理的低速高精度旋转驱动装置，其特征在于，包括至少一个驱动单元，所述驱动单元包括驱动压电堆(4)和钳位压电堆(6)，所述驱动压电堆(4)一端固定，另一端沿X向伸缩，用于与被驱动的转动轮(2)的圆周侧面相接触，所述钳位压电堆(6)一端固定，另一端沿Y向伸缩，用于与所述驱动压电堆(4)的伸缩端相接触驱动其发生偏转，驱动压电堆(4)、钳位压电堆(6)相互配合驱动所述转动轮(2)绕其中心轴旋转。2.根据权利要求1所述的基于压电作动原理的低速高精度旋转驱动装置，其特征在于，所述驱动压电堆(4)的固定端上套设有复位弹簧一(3)，所述复位弹簧一(3)的一端固定设置，另一端与所述驱动压电堆(4)侧面相连；所述复位弹簧一(3)为失电后的所述驱动压电堆(4)提供预紧力。3.根据权利要求1所述的基于压电作动原理的低速高精度旋转驱动装置，其特征在于，所述钳位压电堆(6)的固定端上套设有复位弹簧二(5)，所述复位弹簧二(5)的一端固定设置，另一端与所述钳位压电堆(6)侧面相连；所述复位弹簧二(5)为失电...
【专利技术属性】
技术研发人员：王萌，孙蓓蓓，李雪梅，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。