压电粘滑旋转电机制造技术

本发明专利技术公开了压电粘滑旋转电机，包括带有第一锥形坑和第二锥形坑的动子，还包括第一驱动机构和第二驱动机构；第一驱动机构包括第一环形件，以及位于第一环形件内的第一转动件，还包括设置在第一环形件和第一转动件之间的第一压电驱动组和第一柔性连接件，第一转动件上设有插在第一锥形坑内的第一锥体；第二驱动机构包括第二环形件，以及位于第二环形件内的第二转动件，还包括设置在第二环形件和第二转动件之间的第二压电驱动组和第二柔性连接件，第二转动件上设有插在第二锥形坑内的第二锥体；第一压电驱动组和第二压电驱动组通电后的的输出方向相同。本发明专利技术定动子间装配及调节简单、能实现超360

【技术实现步骤摘要】
压电粘滑旋转电机


[0001]本专利技术属于微纳米定位
，涉及压电旋转驱动器，特别涉及一种压电粘滑旋转电机。

技术介绍

[0002]压电粘滑旋转电机是一种既能实现360
°
转角的大行程、又能实现微纳弧度级高分辨率的精密旋转位移驱动器。它基于压电执行器在锯齿波电压作用下的不对称振动所造成的动子与定子间动静摩擦力之差，将压电执行器的微小位移不断累加，从而成为连续的大行程位移。相对于电磁式旋转电机，压电粘滑旋转电机具有无磁场、易于控制、不存在端部效应及推力波动等优点；相对于超声谐振式、尺蠖驱动式等压电旋转电机，具有易于微小化、驱动控制简单、快速运动时可忽略压电执行器迟滞非线性的影响等优点。因此，在需要微型化、轻量化、无磁场的微纳操作
，如MEMS组装、细胞操作等，压电粘滑旋转电机展现出独特优势。但目前的压电粘滑旋转电机还存在以下不足：1)电机体积大，结构复杂；2)定动子间的装配、调节过程复杂；3)难以实现超360
°
的旋转运动；4)电机转角位移回带大，转速及驱动力小。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，而提供结构布局合理、定动子间装配及调节简单、能实现超360
°
的旋转运动、驱动力及转速大的压电粘滑旋转电机。
[0004]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：压电粘滑旋转电机，包括作为输出部件的动子，动子设有第一锥形坑和第二锥形坑，第一锥形坑和第二锥形坑的朝向相反并且同轴；第一锥形坑的外侧设有第一驱动机构，第二锥形坑的外侧设有第二驱动机构；第一驱动机构包括第一环形件，以及位于第一环形件内的第一转动件，还包括设置在第一环形件和第一转动件之间的第一压电驱动组和第一柔性连接件，第一转动件上设有插在第一锥形坑内的第一锥体；第二驱动机构包括第二环形件，以及位于第二环形件内的第二转动件，还包括设置在第二环形件和第二转动件之间的第二压电驱动组和第二柔性连接件，第二转动件上设有插在第二锥形坑内的第二锥体；第一压电驱动组和第二压电驱动组通电后的的输出方向相同。
[0005]第一压电驱动组带动第一转动件转动，第一转动件同步带动第一锥体转动，第一锥体通过与第一锥形坑之间的静摩擦力带动动子转动；第二压电驱动组带动第二转动件转动，第二转动件同步带动第二锥体转动，第二锥体通过与第二锥形坑之间的静摩擦力带动动子转动。
[0006]当动子需要持续转动时，给第一压电驱动组施加电压，电压强度从0缓慢升至峰值，第一锥体缓慢带动动子转动，等电压达到峰值后迅速降至0,第一锥体迅速复位，重复循环；第二压电驱动组所施加电压的波形与第一压电驱动组相同，不同之处在于第二压电驱动组施加电压的时刻是在第一压电驱动组的电压从0到峰值的过程中，这样使第一锥体在复位的时候，第二锥体依然带动动子转动，同样，在下一个周期内，第二锥体在复位的时候，第一锥体依然带动动子转动，最终在一个周期内动子正向旋转一定角度；重复上述步骤即可实现电机的连续旋转运动，并且继续转动的第二锥体能修正第一锥体复位时对动子的回退误差。
[0007]为优化上述技术方案，采取的措施还包括：作为本专利技术的进一步优化，第一环形件设有第一基座，第二环形件设有第二基座，第一基座和第二基座共同放置在底座上；第一基座上设有通向底座的槽形孔，第二基座上设有通向底座的沉孔，槽形孔内装有第一紧固螺钉，沉孔内装有第二紧固螺钉。松开第一紧固螺钉，第一基座就能在底座上移动，从而调节第一锥体与第一锥形坑之间的距离，以及调节第二锥体与第二锥形坑之间的距离。
[0008]作为本专利技术的进一步优化，第一锥形坑和第二锥形坑之间设有第一贯通孔，第一锥体设有电机轴，第一贯通孔间隙套设在电机轴外部；第二锥体和第二转动件设有供电机轴转动的第二贯通孔。电机轴一方面能保证第一锥体和第二锥体的同轴度，另一方面便于装置安装时动子的准确定位。
[0009]作为本专利技术的进一步优化，电机轴的末端设有螺纹段，并配有预紧螺母，预紧螺母和第二环形件之间顺次设有轴承和垫圈，轴承套在电机轴上。旋紧预紧螺母能够推动轴承向第一驱动机构方向移动，从而缩小第一驱动机构和第二驱动机构之间的距离，最终增大第一锥体和第一锥形坑之间，以及第二锥体和第二锥形坑之间的摩擦力。
[0010]作为本专利技术的进一步优化，垫圈顶在轴承的外圈，预紧螺母顶在轴承的内圈，这样预紧螺母能够和电机轴一同转动。
[0011]作为本专利技术的进一步优化，第一压电驱动组包括顺次顶配的第一预紧垫片、第一压电执行器和第一半球头，第一环形件设有用于安放第一预紧垫片的第一台阶部，第一转动件设有供第一半球头顶住的第二台阶部；当第一压电执行器通电伸长，能通过第一半球头推动第一转动件转动，第一半球头能避免第一压电执行器受到侧方压力造成损坏。
[0012]第二压电驱动组包括顺次顶配的第二预紧垫片、第二压电执行器和第二半球头，第二环形件设有用于安放第二预紧垫片的第三台阶部，第二转动件设有供第二半球头顶住的第四台阶部；当第二压电执行器通电伸长，能通过第二半球头推动第二转动件转动，第二半球头能避免第二压电执行器受到侧方压力造成损坏。
[0013]第一压电执行器和第二压电执行器倾斜设置，并且在同一投影上倾斜方向和角度相同，这样在第一压电执行器和第二压电执行器顺次通电后能将动子按照相同的转向转动。
[0014]作为本专利技术的进一步优化，第一环形件上设有顶在第一预紧垫片上的第一预紧螺钉，第二环形件上设有顶在第二预紧垫片上的第二预紧螺钉。
[0015]作为本专利技术的进一步优化，第一柔性连接件包括位于第一环形件上的第一周向柔性铰链，以及连接第一周向柔性铰链和第一转动件的第一径向柔性铰链，第一环形件上设
有容纳第一周向柔性铰链的第一缓冲槽；第一周向柔性铰链是沿着第一环形件周向架设在第一缓冲槽上的，第一径向柔性铰链连接第一转动件和第一周向柔性铰链的中段，使第一径向柔性铰链和第一周向柔性铰链呈现T字形。第一柔性连接件的T字形结构的优点有：第一周向柔性铰链能缓冲第一径向柔性铰链的径向牵拉冲击，而第一径向柔性铰链能帮助第一转动件旋转复位。
[0016]第二柔性连接件包括位于第二环形件上的第二周向柔性铰链，以及连接第二周向柔性铰链和第二转动件的第二径向柔性铰链，第二环形件上设有容纳第二周向柔性铰链的第二缓冲槽。第二周向柔性铰链是沿着第二环形件周向架设在第二缓冲槽上的，第二径向柔性铰链连接第二转动件和第二周向柔性铰链的中段，使第二径向柔性铰链和第二周向柔性铰链呈现T字形。第二柔性连接件的T字形结构的优点有：第二周向柔性铰链能缓冲第二径向柔性铰链的径向牵拉冲击，而第二径向柔性铰链能帮助第二转动件旋转复位。
[0017]作为本专利技术的进一步优化，第一转动件设有供第一径向柔性铰链深入的第三缓冲槽，第二转动件设有供第二径向柔性铰链深入的第四缓冲槽。第一径向柔性铰链的一端连接在第一周向柔性铰链的中段，另一端连接在第三缓冲槽的底部，第二径向柔性铰链的一端连接在第二周向柔性铰链的中段，另一端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.压电粘滑旋转电机，包括动子(3)，其特征在于，所述的动子(3)设有第一锥形坑(31)和第二锥形坑(32)，所述的第一锥形坑(31)和第二锥形坑(32)的朝向相反并且同轴；所述的第一锥形坑(31)的外侧设有第一驱动机构(1)，所述的第二锥形坑(32)的外侧设有第二驱动机构(2)；所述的第一驱动机构(1)包括第一环形件(11)，以及位于第一环形件(11)内的第一转动件(12)，还包括设置在第一环形件(11)和第一转动件(12)之间的第一压电驱动组(14)和第一柔性连接件(13)，所述的第一转动件(12)上设有插在第一锥形坑(31)内的第一锥体(16)；所述的第二驱动机构(2)包括第二环形件(21)，以及位于第二环形件(21)内的第二转动件(22)，还包括设置在第二环形件(21)和第二转动件(22)之间的第二压电驱动组(24)和第二柔性连接件(23)，所述的第二转动件(22)上设有插在第二锥形坑(32)内的第二锥体(26)；第一压电驱动组(14)和第二压电驱动组(24)通电后的的输出方向相同。2.根据权利要求1所述的压电粘滑旋转电机，其特征在于，所述的第一环形件(11)设有第一基座(18)，所述的第二环形件(21)设有第二基座(28)，所述的第一基座(18)和第二基座(28)共同放置在底座(9)上；所述的第一基座(18)上设有通向底座(9)的槽形孔(181)，所述的第二基座(28)上设有通向底座(9)的沉孔(281)，所述的槽形孔(181)内装有第一紧固螺钉(4)，所述的沉孔(281)内装有第二紧固螺钉(5)。3.根据权利要求2所述的压电粘滑旋转电机，其特征在于，所述的第一锥形坑(31)和第二锥形坑(32)之间设有第一贯通孔(33)，所述的第一锥体(16)设有电机轴(17)，所述的第一贯通孔(33)间隙套设在电机轴(17)外部；所述的第二锥体(26)和第二转动件(22)设有供电机轴(17)转动的第二贯通孔(27)。4.根据权利要求3所述的压电粘滑旋转电机，其特征在于，所述的电机轴(17)的末端设有螺纹段(171)，并配有预紧螺母(8)，所述的预紧螺母(8)和第二环形件(21)之间顺次设有轴承(7)和垫圈(6)，所述的轴承(7)套在所述的电机轴(17)上。5.根据权利要求4所述的压电粘滑旋转电机，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张现强，崔玉国，娄军强，马剑强，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：