两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器及其工作方法技术

本发明专利技术两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器包括：第一弯曲压电振子、安装座、V形连杆、动子、第二弯曲压电振子、滑动副，通过两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器交替工作，实现大行程步进式运动输出，具有运动行程大、动子不会产生运动回退现象，有效改善动子的输出特性；在其工作方法中，致动过程可实现大行程步进式运动输出，直线动子可实现向左或向右运动以及旋转动子顺时针或逆时针运动；有效改善动子的输出特性，具有行程大、无位移回退现象，压电陶瓷元件少、激励信号数少、控制系统简单。系统简单。系统简单。

【技术实现步骤摘要】
两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器及其工作方法


[0001]本专利技术涉及压电驱动
，特别涉及一种两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器及其工作方法。

技术介绍

[0002]压电驱动器是利用压电陶瓷材料的逆压电效应，通过施加特定形式的电信号激励压电陶瓷
‑
金属复合定子产生相应的振动或变形，进一步通过定子与动子间摩擦作用实现机械运动输出，与电磁电机相比具有不受电磁干扰、可直接驱动、断电自锁等突出特点。根据工作时振动状态不同，现有压电驱动器主要可以分为共振型和非共振型两大类，其中非共振型压电驱动器具有分辨力高、磨损小等技术优势。
[0003]非共振型压电驱动器主要包括直驱式、惯性式和尺蠖式三种类型，其中直驱式压电驱动器的运动行程受限于压电陶瓷元件的最大变形，通常在μm量级，在大行程场合中的应用受到限制；惯性式压电驱动器和尺蠖式压电驱动器具有运动行程大的优点，但惯性式压电驱动器由于其致动原理常导致动子在工作中出现运动回退现象，劣化了输出特性，而尺蠖式压电驱动器通常包括至少三个压电陶瓷元件，导致所需激励信号数较多，对驱动电源要求高，且整体结构以及控制系统较为复杂。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，构思了两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器，通过两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器，其致动过程可实现大行程步进式运动输出，可有效改善动子的输出特性，增大动子的输出步距。
[0005]实现本专利技术的一种技术方案是：两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器，其特征是，它包括：第一弯曲压电振子1、安装座2、V形连杆3、动子4、第二弯曲压电振子6、滑动副7，在所述V形连杆3两个斜杆交汇处设驱动足3.1，所述的驱动足3.1外形是半圆柱面，在所述V形连杆3两个斜杆端部分别设置相同的连接座3.3，所述的第一弯曲压电振子1和第二弯曲压电振子6的一端分别同连接座3.3固连，所述的第一弯曲压电振子1和第二弯曲压电振子6平行设置，所述的第一弯曲压电振子1和第二弯曲压电振子6的另一端与安装座2固连，在所述的滑动副7与驱动足3.1间设置动子4，所述的动子4的上、下轨道分别接触滑动副7与驱动足3.1。
[0006]进一步，所述的第一弯曲压电振子1或第二弯曲压电振子6包括：偶数片方形压电陶瓷1.1和振子端盖1.2，偶数片方形压电陶瓷1.1包括左、右两个极化方向相反的极化分区。
[0007]进一步，所述的V形连杆3包括：驱动足3.1、柔性铰链3.2、连接座3.3，在所述V形连杆3两个斜杆上分别设置柔性铰链3.2。
[0008]进一步，所述的滑动副7为导轨滑块。
[0009]进一步，所述动子4可为直线动子或旋转动子。
[0010]实现本专利技术的另一种技术方案是：两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器的工作方法，其特征是，它包括以下步骤：
[0011]1)第二弯曲压电振子6施加负电压向右弯曲，同时，第一弯曲压电振子1施加正电压向左弯曲，驱动足3.1运动到竖直方向最低点压紧动子4；
[0012]2)第二弯曲压电振子6的电压保持不变，同时，第一弯曲压电振子1施加负电压向右弯曲，驱动足3.1运动到水平方向右侧极限位置；
[0013]3)第二弯曲压电振子6施加正电压向左弯曲，同时，第一弯曲压电振子1的电压保持不变，驱动足3.1运动到竖直方向最高点；
[0014]4)第二弯曲压电振子6的电压保持不变，同时，第一弯曲压电振子1施加正电压向左弯曲，驱动足3.1运动到水平方向左侧极限位置；
[0015]5)第二弯曲压电振子6施加正电压向右弯曲，同时，第一弯曲压电振子1的电压保持不变，驱动足3
‑
1运动到竖直方向的最低点；
[0016]6)步骤2)至步骤5)为一个完整的驱动过程，重复上述步骤2)至步骤5)可实现动子4向右大行程步进式驱动。
[0017]本专利技术两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器的有益效果体现在：
[0018]一种两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器的两平行弯曲振子，复合致动的步进式压电驱动器通过上述致动过程，可实现大行程步进式运动输出，具有运动行程大、动子不会产生运动回退现象，有效改善动子的输出特性，压电陶瓷元件少、激励信号数少、整体结构以及控制系统简单等突出特点。
附图说明
[0019]图1是一种两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器的主视图；
[0020]图2是一种两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器工作所需激励信号示意图；
[0021]图中：1.第一弯曲压电振子，1.1.偶数片方形压电陶瓷，1.2.振子端盖，2.安装座，3.V形连杆，3.1.驱动足，3.2.柔性铰链，3.3.连接座，4.动子，5.螺栓，6.第二弯曲压电振子，7.滑动副。
具体实施方式
[0022]以下结合附图1
‑
2和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0023]如附图1所示，一种两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器，包括两个平行布置的弯曲压电振子1、安装座2、V形连杆3和动子4；弯曲压电振子1包括偶数片方形压电陶瓷1.1和振子端盖1.2，偶数片方形压电陶瓷1.1包括左、右两个极化方向相反的极化分区，这样当施加电信号激励时，一侧分区变薄而另一侧分区变厚，方形压电陶瓷1.1整体产生弯曲变形，相邻的两个方形压电陶瓷1.1对应的极化分区极化方向也相反，这样施加同一信号激励时弯曲压电振子整体产生弯曲变形，方形压电陶瓷中心位置设置有通孔；振子端盖1.2顶部和底部分别设置有螺纹孔；安装座2沿其前后方向设置有三个通孔，用于实现压电驱动器的整体安装固定，且沿其上下方向设置有两个通孔；螺栓5穿过安装座2上下方向的通孔和
偶数片方形压电陶瓷1.1的通孔与振子端盖1.2螺纹联结，实现偶数片方形压电陶瓷1.1的夹紧安装，构成弯曲压电振子1；V形连杆3的两侧顶部连接座3.3设置有通孔，螺栓穿过该通孔与振子端盖1.2螺纹连接，实现V性连杆的安装，V形连杆3的两个斜杆交汇处设置有驱动足3.1，该驱动足3.1与动子4接触，V形连杆3的两个斜杆，靠近其交汇处分别设置有一个柔性铰链3.2，V形连杆3交汇处的角度大于0度且小于180度，滑动副7与驱动足3.1间设置动子4，所述的动子4的上、下轨道分别接触滑动副7与驱动足3.1，动子4为直线动子或者旋转动子，相应的实现直线或者旋转运动输出，所述驱动足3.1采用圆弧面，其与动子4之间为线接触，滑动副7为导轨滑块。
[0024]如附图2所示，直线动子向左或向右运动以及旋转动子顺时针或逆时针运动，其中以直线动子向右运动为例来说明其工作方法，
[0025]一种两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器的工作方法，它包括以下步骤：
[0026]1)(0～1T/4)：第二弯曲压电振子6施加负电压向右弯曲，同时，第一弯曲压电振子1施加正电压向左弯曲，驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器，其特征是，它包括：第一弯曲压电振子(1)、安装座(2)、V形连杆(3)、动子(4)、第二弯曲压电振子(6)、滑动副(7)，在所述V形连杆(3)两个斜杆交汇处设驱动足(3.1)，在所述V形连杆(3)两个斜杆端部分别设置相同的连接座(3.3)，所述的第一弯曲压电振子(1)和第二弯曲压电振子(6)的一端分别同连接座(3.3)固连，所述的第一弯曲压电振子(1)和第二弯曲压电振子(6)平行设置，所述的第一弯曲压电振子(1)和第二弯曲压电振子(6)的另一端与安装座(2)固连，在所述的滑动副(7)与驱动足(3.1)间设置动子(4)，所述的动子(4)的上、下轨道分别接触滑动副(7)与驱动足(3.1)。2.根据权利要求1所述的两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器，其特征是，所述的第一弯曲压电振子(1)或第二弯曲压电振子(6)包括：偶数片方形压电陶瓷(1.1)和振子端盖(1.2)，偶数片方形压电陶瓷(1.1)包括左、右两个极化方向相反的极化分区。3.根据权利要求1所述的两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器，其特征是，所述的V形连杆(3)包括：驱动足(3.1)、柔性铰链(3.2)、连接座(3.3)，在所述V形连杆(3)两个斜杆上分别设置柔性铰链(3.2)。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王良，王鹤然，郭丹丹，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：