CN104964613B - 采用压电振子驱动的四轴舵机 - Google Patents

Abstract

采用压电振子驱动的四轴舵机，属于舵机领域。本发明是为了解决现有舵机结构复杂，驱动时需要减速装置的问题。本发明所述的采用压电振子驱动的四轴舵机，包括：四个舵机1和底座2，四个舵机1沿底座2周向均匀固定在底座2内。本发明利用四个舵机直接驱动舵机轴，无需中间减速机构，体积小、质量轻、结构简单；同时，四个舵机的定位精度可以达到微米级甚至纳米级；并且，四个舵机通过压电材料的逆压电效应工作，不涉及电磁感应，结构中无线圈，所以不会产生电磁干扰，也不会受外部的电磁干扰影响。适用于舵机制造领域。

Description

采用压电振子驱动的四轴舵机

技术领域

本发明属于舵机领域，尤其涉及一种采用压电振子驱动的四轴舵机。

背景技术

舵机是制导与控制系统的重要组成部分，也是制导与控制系统的执行机构，其性能的好坏直接决定着导弹飞行过程的动态品质，传统的舵机主要采用气动、液压和电动驱动，然而，液压驱动的舵机结构复杂、加工精度高、质量大、成本高、技术难度大，而电动驱动舵机则需要加减速装置，设备复杂、质量大，随着航空航天技术的蓬勃发展和各种先进精确制导武器的研制，人们对舵机的整体性能要求越来越高，促使舵机向着体积质量不断减小的方向发展。

发明内容

本发明是为了解决现有舵机结构复杂，驱动时需要减速装置的问题，现提供采用压电振子驱动的四轴舵机。

采用压电振子驱动的四轴舵机，它包括：四个舵机和底座；

底座为圆桶形结构，底座内部底面中心位置固定连接两端开口的方形壳体，底座的桶侧壁上开有四个通孔；

四个舵机分别固定在方形壳体四个侧壁的外侧，四个舵机的输出轴分别穿过底座的四个通孔，使得四个舵机的舵片均位于底座外，且所述舵片均与底座的外表面相切。

所述舵机包括：两个压电振子、圆盘、输出轴和舵片；

两个压电振子的驱动足均紧压在圆盘的外圆周，使得两个压电振子能够带动圆盘转动，且两个压电振子以圆盘的中心轴为对称轴呈轴对称结构，输出轴的末端固定在圆盘的中心，输出轴的首端与舵片固定连接。

压电振子包括：驱动足、变幅杆、压电陶瓷组和后端盖；

驱动足为圆柱形结构，该驱动足周向开有凹槽，变幅杆为圆锥台结构，该变幅杆的小端与驱动足的一端固定连接，该变幅杆的大端与压电陶瓷组的一端固定连接，压电陶瓷组的另一端与后端盖固定连接；

压电陶瓷组包括多个压电陶瓷片。

本发明所述的采用压电振子驱动的四轴舵机，利用四个舵机直接驱动舵机轴，无需中间减速机构，体积小、质量轻、结构简单；同时，四个舵机的定位精度可以达到微米级甚至纳米级；并且，四个舵机通过压电材料的逆压电效应工作，不涉及电磁感应，结构中无线圈，所以不会产生电磁干扰，也不会受外部的电磁干扰影响。

附图说明

图1为本发明所述采用压电振子驱动的四轴舵机的俯视图。

图2为本发明所述采用压电振子驱动的四轴舵机的剖视图。

图3为舵机的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1和图2具体说明本实施方式，本实施方式所述的采用压电振子驱动的四轴舵机，它包括：四个舵机1和底座2；

底座2为圆桶形结构，底座2内部底面中心位置固定连接两端开口的方形壳体，底座的桶侧壁上开有四个通孔；

四个舵机1分别固定在方形壳体四个侧壁的外侧，四个舵机1的输出轴分别穿过底座2的四个通孔，使得四个舵机1的舵片均位于底座2外，且所述舵片均与底座2的外表面相切。

本实施方式所述的采用压电振子驱动的四轴舵机，包括：四个舵机1和底座2，四个舵机1沿底座2周向均匀固定在底座2内。在实际使用时，根据不同的电源信号，四个舵机1分别驱动舵片转动相应的角度，实现飞行过程的调整控制。方形壳体能够用来放置电源。

具体实施方式二：参照图2和图3具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的采用压电振子驱动的四轴舵机作进一步说明，本实施方式中，所述舵机1包括：两个压电振子1-1、圆盘1-2、输出轴1-3和舵片1-4；

两个压电振子1-1的驱动足均紧压在圆盘1-2的外圆周，使得两个压电振子1-1能够带动圆盘1-2转动，且两个压电振子1-1以圆盘1-2的中心轴为对称轴呈轴对称结构，输出轴1-3的末端固定在圆盘1-2的中心，输出轴1-3的首端与舵片1-4固定连接。

本实施方式所述的采用压电振子驱动的四轴舵机，在实际应用时，将两个压电振子1-1的末端均固定在底座2方形壳体的任意一个侧壁的外侧，然后将输出轴1-3穿过该方形壳体侧壁所对应的通孔，将舵片1-4置于底座2外，根据不同的电源信号，两个压电振子1-1的驱动足带动圆盘1-2转动，进而带动舵片1-4转动，实现舵片1-4旋转角度的精确控制。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的采用压电振子驱动的四轴舵机作进一步说明，本实施方式中，输出轴1-3的末端通过紧固螺母与圆盘1-2的中心固定连接。

具体实施方式四：参照图3具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的采用压电振子驱动的四轴舵机作进一步说明，本实施方式中，压电振子1-1包括：驱动足1-1-1、变幅杆1-1-2、压电陶瓷组1-1-3和后端盖1-1-4；

驱动足1-1-1为圆柱形结构，该驱动足1-1-1周向开有凹槽，变幅杆1-1-2为圆锥台结构，该变幅杆1-1-2的小端与驱动足1-1-1的一端固定连接，该变幅杆1-1-2的大端与压电陶瓷组1-1-3的一端固定连接，压电陶瓷组1-1-3的另一端与后端盖1-1-4固定连接；

压电陶瓷组1-1-3包括多个压电陶瓷片。

本实施方式所述的压电振子1-1，在实际应用时，将圆盘1-2嵌入在驱动足1-1-1周向的凹槽内，实现两个压电振子1-1对圆盘1-2的紧固动作。根据实际需要设定多个压电陶瓷片的极化规律，压电陶瓷组1-1-3通电时，由于压电陶瓷材料具有逆压电效应，压电陶瓷组1-1-3会发生高频振动，并带动驱动足1-1-1做椭圆轨迹的运动。

具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式四所述的采用压电振子驱动的四轴舵机作进一步说明，本实施方式中，驱动足1-1-1与变幅杆1-1-2为一体式结构。

具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式四所述的采用压电振子驱动的四轴舵机作进一步说明，本实施方式中，驱动足1-1-1、变幅杆1-1-2、压电陶瓷组1-1-3和后端盖1-1-4之间均通过螺柱固定连接。

具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一所述的采用压电振子驱动的四轴舵机作进一步说明，本实施方式中，四个舵机1与其穿过的通孔的连接处均设有轴承3。

Claims (7)

1.采用压电振子驱动的四轴舵机，其特征在于，它包括：四个舵机(1)和底座(2)；

底座(2)为圆桶形结构，底座(2)内部底面中心位置固定连接两端开口的方形壳体，底座的桶侧壁上开有四个通孔；

四个舵机(1)分别固定在方形壳体四个侧壁的外侧，四个舵机(1)的输出轴分别穿过底座(2)的四个通孔，使得四个舵机(1)的舵片均位于底座(2)外，且所述舵片均与底座(2)的外表面相切。

2.根据权利要求1所述的采用压电振子驱动的四轴舵机，其特征在于，所述舵机(1)包括：两个压电振子(1-1)、圆盘(1-2)、输出轴(1-3)和舵片(1-4)；

两个压电振子(1-1)的驱动足均紧压在圆盘(1-2)的外圆周，使得两个压电振子(1-1)能够带动圆盘(1-2)转动，且两个压电振子(1-1)以圆盘(1-2)的中心轴为对称轴呈轴对称结构，输出轴(1-3)的末端固定在圆盘(1-2)的中心，输出轴(1-3)的首端与舵片(1-4)固定连接。

3.根据权利要求2所述的采用压电振子驱动的四轴舵机，其特征在于，输出轴(1-3)的末端通过紧固螺母与圆盘(1-2)的中心固定连接。

4.根据权利要求2所述的采用压电振子驱动的四轴舵机，其特征在于，压电振子(1-1)包括：驱动足(1-1-1)、变幅杆(1-1-2)、压电陶瓷组(1-1-3)和后端盖(1-1-4)；

驱动足(1-1-1)为圆柱形结构，该驱动足(1-1-1)周向开有凹槽，变幅杆(1-1-2)为圆锥台结构，该变幅杆(1-1-2)的小端与驱动足(1-1-1)的一端固定连接，该变幅杆(1-1-2)的大端与压电陶瓷组(1-1-3)的一端固定连接，压电陶瓷组(1-1-3)的另一端与后端盖(1-1-4)固定连接；

压电陶瓷组(1-1-3)包括多个压电陶瓷片。

5.根据权利要求4所述的采用压电振子驱动的四轴舵机，其特征在于，驱动足(1-1-1)与变幅杆(1-1-2)为一体式结构。

6.根据权利要求4所述的采用压电振子驱动的四轴舵机，其特征在于，驱动足(1-1-1)、变幅杆(1-1-2)、压电陶瓷组(1-1-3)和后端盖(1-1-4)之间均通过螺柱固定连接。

7.根据权利要求1所述的采用压电振子驱动的四轴舵机，其特征在于，四个舵机(1)与其穿过的通孔的连接处均设有轴承(3)。