CN103001531B - 单压电堆大位移作动器 - Google Patents

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陈杰
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Abstract

一种单压电堆大位移作动器，包括外部位移放大机构、套入外部位移放大机构内并和其固定的内部位移放大机构，以及置于内部位移放大机构的压电堆，外部位移放大机构和内部位移放大机构相互垂直放置；本发明通过外部位移放大机构和内部位移放大机构相耦合，通电后压电堆端部沿x方向产生位移，该位移经过内部位移放大机构放大后在Y方向输出，Y方向的位移又被传递到外部位移放大机构上加以放大，并在Z方向输出，这样在XYZ三个方向上都可输出位移，而且Z方向的位移相比X方向被放大了两次，因此在Z方向上具有较大的位移输出；同时本发明结构简单，体积小重量轻。

Description

单压电堆大位移作动器
技术领域
本发明涉及一种压电作动器，具体涉及一种单压电堆大位移作动器。
背景技术
作动器作为主动控制系统的重要环节，在工业生产及日常生活中有极其广泛的应用。随着主动控制技术的发展，对作动器的要求越来越高。传统的单压电堆作动器往往由于单压电堆输出位移有限，因而只能输出较小位移。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种单压电堆大位移作动器，同时具有结构简单，体积小，重量轻的特点。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种单压电堆大位移作动器，包括外部位移放大机构1、套入外部位移放大机构1内并和其固定的内部位移放大机构2，以及置于内部位移放大机构2内的压电堆，所述外部位移放大机构1和内部位移放大机构2相互垂直放置。
所述外部位移放大机构1和内部位移放大机构2为菱形框架结构。
外部位移放大机构1的长轴两端分别与内部位移放大机构2的短轴两端通过第一刚性连接件3和第二刚性连接件4固定连接，且内部位移放大机构2的长轴与外部位移放大机构1的长轴相垂直，压电堆5的两端分别与内部位移放大机构2的长轴内侧两端相固定，并始终处于受压状态。
和现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明通过外部位移放大机构和内部位移放大机构相耦合，通电后压电堆端部沿X方向产生位移，该位移经过内部位移放大机构放大后可在Y方向输出，Y方向的位移又被传递到外部位移放大机构上加以放大，并可在Z方向输出。这样不但在XYZ三个方向上都可输出位移，而且Z方向的位移相比X方向被放大了两次，因此在Z方向上具有较大的位移输出。
附图说明
附图为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如附图所示，本发明实施例一种单压电堆大位移作动器，包括菱形框架结构的外部位移放大机构1和内部位移放大机构2，内部位移放大机构2套入外部位移放大机构1内，外部位移放大机构1的短轴和水平面垂直，内部位移放大机构2和水平面平行，外部位移放大机构1的长轴两端分别与内部位移放大机构2的短轴两端通过第一刚性连接件3和第二刚性连接件4固定，且内部位移放大机构2的长轴与外部位移放大机构1的长轴相垂直，压电堆5的两端分别与内部位移放大机构2的长轴内侧两端相固定，并始终处于受压状态。
本实施例一种单压电堆大位移作动器的工作原理是：压电堆5通电后长度增加，即内部位移放大机构2长轴长度增加，同时作动器在沿X方向输出位移。而该内部位移放大机构2长轴长度的增加将导致内部位移放大机构2的短轴长度减小，且其减小量相比内部位移放大机构2长轴长度的增加量按倍数被放大，即相当于内部位移放大机构2在Y方向上产生位移，该位移借助第一刚性连接件3和第二刚性连接件4，将内部位移放大机构2沿Y方向的位移传递到外部位移放大机构1的长轴上，并导致外部位移放大机构1的长轴长度减小，同时外部位移放大机构1长轴长度的减小将导致外部位移放大机构1的短轴长度增加，同时其增加量按倍数被放大，即相当于作动器在Z方向上输出位移。其结果是该三轴作动器不但可在三个方向上输出位移，而且Y方向的位移相比X方向被放大了一次，Z方向的位移相比X方向被放大了两次。

Claims (1)

1.一种单压电堆大位移作动器，包括外部位移放大机构（1）、套入外部位移放大机构（1）内并和其固定的内部位移放大机构（2），以及置于内部位移放大机构（2）内的压电堆，所述外部位移放大机构（1）和内部位移放大机构（2）相互垂直放置；所述外部位移放大机构（1）和内部位移放大机构（2）为菱形框架结构；其特征在于：外部位移放大机构（1）的长轴两端分别与内部位移放大机构（2）的短轴两端通过第一刚性连接件（3）和第二刚性连接件（4）固定连接，且内部位移放大机构（2）的长轴与外部位移放大机构（1）的长轴相垂直，压电堆（5）的两端分别与内部位移放大机构（2）的长轴内侧两端相固定，并始终处于受压状态。
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