CN105846719A - 一种变阻尼压电驱动器 - Google Patents

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王京春
王旭
宋正义
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Abstract

本发明涉及一种变阻尼压电驱动器，包括压电振子、质量块和复合悬臂，压电振子的两端分别固定连接在质量块和复合悬臂上，复合悬臂为薄片型结构且由低摩擦弹性材料和高摩擦弹性材料层合构成，低摩擦弹性材料和高摩擦弹性材料都为薄片型结构且尺寸相同，低摩擦弹性材料和高摩擦弹性材料的摩擦系数不同，压电陶瓷和弹性基板的粘接面与低摩擦弹性材料和高摩擦弹性材料的层合面平行，压电振子的弯曲运动带动复合悬臂的弯曲，复合悬臂中不同摩擦系数的材料接触工作平面，驱动器定向运动，本发明在复杂环境中也能工作，环境适用性强，并且由于是弹性材料接触，复合悬臂磨损也能正常工作，使用寿命长。

Description

一种变阻尼压电驱动器
技术领域
本发明属于压电驱动领域，具体涉及一种变阻尼压电驱动器。
背景技术
随着科学技术的发展，微型驱动技术在超精密机械及其制造、精密测量、生物医疗等学科领域中占据越来越重要的地位，微型驱动器在民用方面也越来越受到关注。压电陶瓷材料具备高精度、响应快、驱动功率低、工作频率宽、不受电磁干扰等优点，因此近年来，对于由此类元件作为驱动源的精密驱动器得到较快发展。然而，现有的压电式微型驱动器结构相对复杂，加工困难，成本较高，并且多为刚性结构，工作时驱动器直接与工作平面刚性接触，对工作环境的要求相对较高、适用性不强，因此设计一种结构简单、运动稳定、环境适用性强的微小型驱动器十分必要。
发明内容
为解决目前微型压电驱动器运动不稳定、适用性不强等问题，提出了一种变阻尼压电驱动器，该驱动器由压电振子、质量块和复合悬臂组成，压电振子在交变电流的作用下产生弯曲变形，压电振子的弯曲带动复合悬臂弯曲，在一个工作循环过程中，结合复合悬臂不同摩擦系数的弹性材料的作用，驱动器朝向摩擦系数较小的材料一侧运动。本发明与目前驱动器相比，运动更加稳定，使用寿命长且环境适用性强。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一种变阻尼压电驱动器，包括压电振子和质量块，其特征还在于包括复合悬臂，其中两个所述所述压电振子的一端分别固定连接等量的所述复合悬臂，两个所述压电振子的另一端固定连接在所述质量块上；所述复合悬臂为薄片型结构且由低摩擦弹性材料和高摩擦弹性材料层合构成，所述低摩擦弹性材料和所述高摩擦弹性材料都为薄片型结构且尺寸相同，所述低摩擦弹性材料的摩擦系数小于所述高摩擦弹性材料的摩擦系数，所有的所述低摩擦弹性材料面向同一侧；所述压电振子由压电陶瓷和弹性基板粘接构成，所述压电陶瓷和所述弹性基板的粘接面与所述低摩擦弹性材料和所述高摩擦弹性材料的层合面平行。
所述压电振子和对应的所述复合悬臂的数量为M行N列个，M大于等于2，N大于等于2。
工作时，将驱动器放置在工作平面上，复合悬臂与工作平面接触。压电振子作为动力源在交变电压的作用下发生往复弯曲变形，压电振子带动复合悬臂产生弯曲。如图3所示，压电振子向左弯曲运动到最大振幅位置为左极限位置，如实线所示；压电振子向右弯曲运动到最大振幅位置为右极限位置，如虚线所示。如图3中的上侧图所示，压电振子从左极限位置运动到右极限位置，摩擦系数较小的低摩擦弹性材料接触工作平面，复合悬臂受到压电振子向右的作用力向右运动，质量块受到压电振子向左的反作用力向左运动，质量块向左运动的距离为A，此过程称为前半程；紧接着，如图3中的下侧图所示，压电振子从右极限位置运动到左极限位置，接触工作平面的材料由摩擦系数较小的低摩擦弹性材料变为摩擦系数较大的高摩擦弹性材料，复合悬臂受到压电振子向左的作用力向左运动，质量块受到压电振子向右的反作用力向右运动，质量块向右运动的距离为B，此过程称为后半程。后半程相比于前半程，复合悬臂受到的摩擦力较大则运动距离小，由于极限位置时压电振子的振幅不变，故后半程质量块的运动距离B大于前半程质量块运动的距离A。前半程加后半程为驱动器的一个工作循环，以质量块为基准，驱动器完成一个工作循环所运动的距离为B-A，驱动器向右运动。
附图说明
图1是本发明一种变阻尼压电驱动器的装配图。
图2是本发明中复合悬臂的结构示意图。
图3是本发明工作时的运动示意图。
具体实施方式
参照图1和图2，本发明一种变阻尼压电驱动器，包括压电振子1、质量块2和复合悬臂3，两个所述所述压电振子1的一端分别固定连接等量的所述复合悬臂3，两个所述压电振子1的另一端固定连接在所述质量块2上；所述复合悬臂3为薄片型结构且由低摩擦弹性材料31和高摩擦弹性材料32层合构成，所述低摩擦弹性材料31和所述高摩擦弹性材料32都为薄片型结构且尺寸相同，所述低摩擦弹性材料31的摩擦系数小于所述高摩擦弹性材料32的摩擦系数，所有的所述低摩擦弹性材料31面向同一侧；所述压电振子1由压电陶瓷11和弹性基板12粘接构成，所述压电陶瓷11和所述弹性基板12的粘接面与所述低摩擦弹性材料31和所述高摩擦弹性材料32的层合面平行。
工作时，压电振子1在交变电流的作用下产生弯曲变形，压电振子1的弯曲带动复合悬臂弯曲3，在一个工作循环过程中，结合复合悬臂3不同摩擦系数的弹性材料的作用，驱动器朝向摩擦系数较小的材料一侧运动。

Claims (2)

1.一种变阻尼压电驱动器，包括压电振子(1)和质量块(2)，其特征还在于包括复合悬臂(3)，其中：
两个所述所述压电振子(1)的一端分别固定连接等量的所述复合悬臂(3)，两个所述压电振子(1)的另一端固定连接在所述质量块(2)上；所述复合悬臂(3)为薄片型结构且由低摩擦弹性材料(31)和高摩擦弹性材料(32)层合构成，所述低摩擦弹性材料(31)和所述高摩擦弹性材料(32)都为薄片型结构且尺寸相同，所述低摩擦弹性材料(31)的摩擦系数小于所述高摩擦弹性材料(32)的摩擦系数，所有的所述低摩擦弹性材料(31)面向同一侧；所述压电振子(1)由压电陶瓷(11)和弹性基板(12)粘接构成，所述压电陶瓷(11)和所述弹性基板(12)的粘接面与所述低摩擦弹性材料(31)和所述高摩擦弹性材料(32)的层合面平行。
2.根据权利要求1所述的一种变阻尼压电驱动器，其特征在于：所述压电振子(1)和对应的所述复合悬臂(3)的数量为M行N列个，M大于等于2，N大于等于2。
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