CN106712572B - 一种基于压电纤维的粘滑直线驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于压电纤维的粘滑直线驱动器，属于微纳精密驱动领域。包括基座(1)、预紧力加载平台(2)、定子(3)、动子(4)；其中预紧力加载平台(2)和动子(4)安装在基座(1)上，定子(3)安装在预紧力加载平台(2)上并与动子(4)弹性接触；所述的定子(3)由固定座(3‑1)、柔性悬臂梁(3‑2)、压电纤维I(3‑3)、压电纤维II(3‑4)、圆柱驱动头(3‑5)组成，定子(3)呈J形，通过给压电纤维I(3‑3)和压电纤维II(3‑4)施加锯齿波电信号，压电纤维缓慢伸长，快速缩短，使定子(3)产生摩擦驱动力，通过圆柱驱动头(3‑5)传递到动子(4)上，基于粘滑运动原理，驱动动子(4)运动。本发明优点是:结构简单、精度高、行程大，可用于微纳加工、精密光学、航空航天等领域。

Description

一种基于压电纤维的粘滑直线驱动器
技术领域
本发明涉及一种基于压电纤维的粘滑直线驱动器,属于微纳精密驱动技术领域。
背景技术
伴随着精密超精密加工、电子学、生物技术、精密测量等领域的快速发展，对微纳米精密驱动技术的要求越来越高，各研究机构也在积极对大行程、高精度的压电驱动器进行研究。大行程与高精度相互矛盾，如何较好地解决这个矛盾,实现大行程、高精度的压电驱动器已成为一个亟待解决的问题。压电纤维是一种新型的压电材料，具有柔性大、质量小，适合贴附于表面，较高的机电耦合系数，抗破坏能力强等优点，可用于实现大行程、高精度的压电驱动器的设计。
发明内容
为了实现大行程、高精度的结合，本发明公开一种基于压电纤维的粘滑直线驱动器。
本发明通过以下技术方案实现：
一种基于压电纤维的粘滑直线驱动器，由基座、预紧力加载平台、定子、动子组成，其中预紧力加载平台和动子安装在基座上，定子安装在预紧力加载平台上并与转子弹性接触。所述的定子由固定座、柔性悬臂梁、压电纤维I、压电纤维II、圆柱驱动头组成，定子呈J形，通过给压电纤维I和压电纤维II施加锯齿波电信号，压电纤维缓慢伸长，快速缩短，使定子产生摩擦驱动力，通过圆柱驱动头传递到动子上，基于粘滑运动原理，驱动动子运动。
所述的定子预紧前呈T型，预紧后，呈J型；所述的柔性悬臂梁采用厚度为a的薄片式结构，厚度为b的压电纤维I和压电纤维II粘在柔性悬臂梁两侧，圆柱驱动头在柔性悬臂梁的端部，用于驱动动子运动。
本发明的有益效果是：结构简单，精度高，行程大。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1所示为本发明的结构示意图；
图2所示为本发明的定子结构示意图；
图3所示为本发明的定子局部放大图及预紧前后定子对比图；
图4所示为本发明的驱动原理示意图；
图5所示为本发明的锯齿波驱动电信号波形示意图。
其中：1、基座；2、预紧力加载平台；3、定子；3-1、固定座；3-2、柔性悬臂梁；3-3、压电纤维I；3-4、压电纤维II；3-5、圆柱驱动头；4、动子。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。
参见图1至图5所示，本实施方式提供一种基于压电纤维的粘滑直线驱动器的具体实施方案。所述的一种基于压电纤维的粘滑直线驱动器由基座(1)、预紧力加载平台(2)、定子(3)、动子(4)组成,其中预紧力加载平台(2)和动子(4)安装在基座(1)上，定子(3)固定在预紧力加载平台(2)上并与动子(4)弹性接触；所述的定子(3)由固定座(3-1)、柔性悬臂梁(3-2)、压电纤维I(3-3)、压电纤维II(3-4)、圆柱驱动头(3-5)组成。
所述的定子(3)预紧前呈T型，圆柱驱动头(3-5)与动子(4)无应力接触，定子(3)-y向进给h，使柔性悬臂梁弯曲预紧，预紧后，呈J型；所述的柔性悬臂梁(3-2)采用厚度为a的薄片式结构，厚度为b的压电纤维I(3-3)和压电纤维II(3-4)粘在柔性悬臂梁(3-2)两侧，圆柱驱动头(3-5)在柔性悬臂梁(3-2)的端部，与动子(4)弹性接触，用于驱动动子(4)运动。
给压电纤维I(3-3)和压电纤维II(3-4)施加锯齿波驱动电信号，0-t1缓慢变形阶段，压电纤维I(3-3)和压电纤维II(3-4)缓慢伸长，t1-t2快速变形阶段，压电纤维I(3-3)和压电纤维II(3-4)快速缩短，使定子(3)产生摩擦驱动力，通过圆柱驱动头(3-5)传递到动子上，基于粘滑运动原理，驱动动子(4)运动。

Claims (2)

1.一种基于压电纤维的粘滑直线驱动器，其特征在于：由基座(1)、预紧力加载平台(2)、定子(3)、动子(4)组成,其中预紧力加载平台(2)和动子(4)安装在基座(1)上，定子(3)固定在预紧力加载平台(2)上并与动子(4)弹性接触；所述的定子(3)由固定座(3-1)、柔性悬臂梁(3-2)、压电纤维I(3-3)、压电纤维II(3-4)、圆柱驱动头(3-5)组成；定子(3)预紧前呈T型，预紧后，呈J型；通过给压电纤维I(3-3)和压电纤维II(3-4)施加锯齿波电信号，压电纤维缓慢伸长，快速缩短，使定子(3)产生摩擦驱动力，通过圆柱驱动头(3-5)传递到动子(4)上，基于粘滑运动原理，驱动动子(4)运动。
2.根据权利要求1所述的一种基于压电纤维的粘滑直线驱动器，其特征在于：所述的柔性悬臂梁(3-2)采用厚度为a的薄片式结构，厚度为b的压电纤维I(3-3)和压电纤维II(3-4)粘在柔性悬臂梁(3-2)两侧，圆柱驱动头(3-5)在柔性悬臂梁(3-2)的端部，与动子(4)弹性接触，用于驱动动子(4)运动。
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