CN107834894A - 一种压电尺蠖直线电机 - Google Patents
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Abstract
一种压电尺蠖直线电机，包括左箝位机构、右箝位机构、驱动机构和输出轴，左箝位机构和右箝位机构对称地设置在驱动机构的两侧，且依次首尾相接，输出轴依次贯穿左箝位机构、驱动机构和右箝位机构；左箝位机构和右箝位机构包含各自的箝位爪组件和释放用压电执行器，释放用压电执行器得电时，箝位爪组件松开输出轴；释放用压电执行器失电时，箝位爪组件抱紧输出轴；左箝位机构和右箝位机构交替地一个箝位输出轴、另一个释放输出轴，将驱动机构输出的位移传递到输出轴，输出轴平动输出位移。本发明具有结构简单紧凑、对零部件加工和装配精度要求低、压电执行器仅受到压力作用、可断电箝位的优点。
Description
技术领域
本发明属于微/纳米定位技术领域，涉及微/纳米定位系统中的微位移驱动器，特别涉及一种压电尺蠖直线电机。
背景技术
近年来，随着信息技术、精密测试技术的迅速发展，对具有微结构表面的大型光学器件（如微透镜阵列、微反射镜阵列、光栅）的需求不断增加。这些光学器件表面微结构的单元尺寸一般都在微米量级，而整个微结构表面尺寸却达到毫米或厘米量级。要想得到这些大型光学器件，不管是对其加而言，还是对其加工后表面形貌的测量而言，都需要大行程、高分辨率的精密定位系统，而作为这种精密定位系统的驱动器也必须具有大行程、高分辨率。
目前，大行程、高分辨率精密定位系统的驱动方式主要有直线电机、直线电机同压电执行器相结合、新型直线电机等方式。直线电机驱动方式由于无联轴器、丝杠螺母副、轴承等环节，故不存在这些环节所产生的弹性变形、摩擦、间隙等，从而使定位系统具有较高的定位精度及响应速度，但它容易发热，控制复杂，存在端部效应及推力波动，且分辨率难以达到纳米级；直线电机同压电执行器相结合的宏微双重驱动方式，可以很好地发挥目前技术已成熟的直线电机大行程定位技术与压电执行器微定位技术的各自优势，使整个系统具有较好的性能，但它是一个冗余系统，需要两套定位系统，不可避免地使系统结构复杂化，并且需要两套闭环控制系统，增加了控制系统的设计难度和复杂度；新型直线电机主要有磁致伸缩式直线电机、电致伸缩式直线电机、静电式直线电机、压电式直线电机，既可实现毫米、厘米级的大行程，又可实现纳米级的高分辨率，其中压电式直线电机具有体积小、位移分辨率高、输出力大、响应速度快、快速运动时可忽略压电执行器迟滞非线性的影响、不发热等优点，在实际应用中更具有优势。
压电式直线电机按驱动原理不同又可分为超声谐振式、惯性式、尺蠖式。超声谐振式结构紧凑、体积小、重量轻，易实现小型化及轻量化，但由于用来驱动的摩擦力较小，所以输出力较小，同时因摩擦磨损严重，故效率与运动精度相对较低；惯性式原理及结构简单，可实现多自由度运动，但由于没有箝位机构，定位保持困难，输出力小；尺蠖式则克服了超声谐振式输出力小、效率与运动精度低以及惯性式输出力小、定位不稳定的缺点，具有输出力大、功率密度大、定位稳定等优点。
但目前的压电尺蠖直线电机还存在以下不足：1、体积大、结构不紧凑。2、箝位机构的箝位位移或释放位移大都由压电执行器来提供，而压电执行器的输出位移往往很小，为使箝位机构能够可靠地箝位与释放，就要求箝位机构各零部件要有非常高的加工及装配精度；并且，压电执行器输出位移较小还会使箝位机构不能充分箝位或释放，若不能充分箝位，就会使得箝位机构的箝位力较小，电机运动稳定性降低，而若不能充分释放，就会产生严重的摩擦磨损，降低电机的寿命。3、压电执行器在预紧及工作过程中除受到压力作用（压电执行器在预紧及工作过程中仅允许受压力作用）外，还受到剪力、弯矩、扭矩作用，而这三种力均会降低压电执行器的使用寿命。4、电机不能自锁（即不能断电箝位），就是电机在不工作时，输出轴不能被箝位机构夹紧。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单紧凑、对零部件加工和装配精度要求低、压电执行器仅受到压力作用、可断电箝位的压电尺蠖直线电机。
一种压电尺蠖直线电机，包括左箝位机构、右箝位机构、驱动机构和输出轴，左箝位机构和右箝位机构对称地设置在驱动机构的两侧，且依次首尾相接，输出轴依次贯穿左箝位机构、驱动机构和右箝位机构；
左箝位机构和右箝位机构包含各自的箝位爪组件和释放用压电执行器，释放用压电执行器得电时，箝位爪组件松开输出轴；释放用压电执行器失电时，箝位爪组件抱紧输出轴；左箝位机构和右箝位机构交替地一个箝位输出轴、另一个释放输出轴，将驱动机构输出的位移传递到输出轴，输出轴平动输出位移。
进一步，左箝位机构和右箝位机构分别具有箝位机芯、箝位套筒、预紧套筒和释放用压电执行器，箝位机芯、预紧套筒和箝位套筒依次从内向外套装；箝位机芯由身部、箝位爪组件和连接端组成，身部与输出轴间隙配合，箝位爪组件和连接端分别位于身部的两端，连接端与驱动壳体紧固连接；身部设有的外表面设有刚性部，刚性部设有凸起，释放用压电执行器被预紧于刚性部和预紧套筒之间；左箝位机构的驱动套筒与身部螺纹连接，右箝位机构的预紧螺母与身部螺纹连接；预紧套筒上具有凹槽，凸起和凹槽配合形成阻止箝位机芯和预紧套筒相对转动的限位组件，箝位套筒一端与预紧套筒固定，另一端在释放用压电执行器失电时抵紧箝位爪组件、并在释放用压电执行器得电时释放箝位爪组件。
进一步，箝位套筒由刚性部和弹性部间隔形成，箝位套筒同箝位爪组件、预紧套筒相接触的部分均为刚性部，弹性部由呈U形折叠的柔性薄板形成。
进一步，箝位爪组件由多个箝位爪和多个柔性薄板组成，每个箝位爪连接一个柔性薄板，柔性薄板与箝位机芯的身部固定，当箝位爪在箝位套筒作用下对输出轴进行预紧时，箝位爪沿轴向的位移被放大为沿箝位方向的位移。
进一步，驱动机构包含驱动用压电执行器和驱动壳体，驱动用压电执行器安装于驱动壳体内，驱动壳体由刚性部和弹性部组成，刚性部和弹性部间隔分布，驱动壳体与左箝位机构或右箝位机构相接触的部分为刚性部。
进一步，驱动外壳由驱动套筒和预紧螺母组成，驱动套筒由N个刚性部和N-1个弹性部组成，驱动套筒的两端为刚性部，相邻两个刚性部之间设置弹性部；预紧螺母由M个刚性部和M-1个弹性部组成，预紧螺母的两端为刚性部，相邻两个刚性部之设置弹性部；驱动用压电执行器位于驱动套筒的刚性部和预紧螺母的刚性部之间，驱动用压电执行器被覆盖的区域内至少有一个弹性部，弹性部由呈U形折叠的柔性薄板形成。
进一步，驱动套筒的最左端的刚性部与左箝位机构的预紧套筒固定连接，驱动套筒的最右端的刚性部与预紧螺母的最左端的刚性部固定连接，驱动套筒的中间的任意一个刚性部设置向内突出的凸环，凸环与左箝位机构的箝位机芯固定连接，驱动用压电执行器被预紧于该凸环与预紧螺母的最左端的刚性部之间；预紧螺母的最左端的刚性部与右箝位机构的箝位机芯固定连接，预紧螺母的最右端的刚性部与右箝位机构的预紧套筒固定连接。
进一步，驱动用压电执行器和预紧螺母之间有周向定位片，周向定位片具有向外延伸的凸块，驱动套筒上具有与凸块一一对应的槽，凸块与槽配合限制周向定位片转动。
与现有压电尺蠖直线电机相比，本发明的优点是：
1) 由于整个电机均由回转类零件构成，且输出轴的直径同箝位机构及驱动机构的最大外径之比较大，因此整个电机体积小、结构紧凑。
2) 由于箝位机构具有位移放大作用，可将箝位套筒沿轴向的位移放大为箝位爪沿箝位方向的位移，这就使得箝位机构可非常容易地对输出轴进行释放或箝位，从而降低了构成电机的零部件的加工和装配精度。
3) 压电执行器在预紧及工作过程中仅受到沿其位移输出方向的压力作用，而不受到拉力、剪力、弯矩、扭矩的作用，从而可很好地提高压电执行器的使用寿命。
4) 采用可产生弹性变形的折叠式柔性薄板来防止螺纹的松动，从而可提高输出轴的运动精度。
5) 当不给释放用压电执行器通电时，输出轴将被箝位机构夹紧而不能输出位移，电机实现自锁（即断电箝位）。
附图说明
图1为本发明的装配图。
图2为本发明的箝位机芯结构图，其中(a)是箝位机芯的主视图，(b)是(a)的A-A向剖视图，(c)是(a)的B-B向剖视图。
图3为本发明的箝位爪位移放大原理图。
图4为本发明的箝位套筒结构图，其中(a)是箝位套筒的主视图，(b)是(a)的A-A向剖视图，(c)是(a)的B-B向剖视图。
图5为本发明的预紧套筒结构图，其中(a)是预紧套筒的主视图，(b)是(a)的A-A向剖视图。
图6为本发明的驱动套筒结构图，其中(a)是驱动套筒的主视图，(b)是(a)的A-A向剖视图，(c)是(a)的B-B向剖视图。
图7为本发明的预紧螺母结构图，其中(a)是预紧螺母的轴向剖视图，(b)是(a)的A-A向剖视图。
图8为本发明的周向定位片结构图，其中(a)是周向定位片的主视图，(b)是(a)的左视图。
图9为本发明的运动原理图，其中(a)为左箝位机构1A通电释放，(b)为驱动机构通电伸长，(c)为左箝位机构1A断电箝位，(d)为右箝位机构1B通电释放，(e)为驱动机构断电复原，(f)为右箝位机构1B断电箝位。
具体实施方式
本发明通过箝位机构、驱动机构的交替动作来实现输出轴的高分辨率、大行程的连续直线运动，下面给出其具体实施方式。
一种压电尺蠖直线电机，如图1所示，包括左箝位机构1A、右箝位机构1B、驱动机构2和输出轴3，左箝位机构1A和右箝位机构1B结构尺寸相同、并对称地设置于驱动机构两侧。左箝位机构1A和右箝位机构1B分别包括各自的箝位机芯1A1、1B1，箝位套筒1A2、1B2，预紧套筒1A3、1B3和释放用压电执行器1A4、1B4。驱动机构2包括驱动套筒21、预紧螺母22、周向定位片23和驱动压电执行器24。
箝位机芯1A1、1B1（如图2所示）用来对输出轴3进行箝位及释放。在本实施例中，箝位机芯包括八个箝位爪1-1-1、柔性部1-1-2、刚性部1-1-3和圆筒1-1-4，刚性部1-1-3上有四个凸起，圆筒1-1-4上有外螺纹。箝位爪的数量不仅限于本实施例的举例。八个箝位爪1-1-1形成位移放大部，如图3所示，箝位爪1-1-1在轴向位移d a（由箝位套筒提供）的作用下，将沿径向产生位移d r（即箝位位移），箝位位移d r=OB/OAd a，由于OB可比OA大很多，故箝位爪的轴向位移转换为箝位位移时将被放大很多。柔性部1-1-2由八个圆弧形柔性薄板组成，这八个圆弧形柔性薄板在箝位爪1-1-1沿轴向受到箝位套筒1A2（或1B2）的推动作用时，发生弹性变形，从而使箝位爪1-1-1产生箝位位移。刚性部1-1-3用来同预紧套筒1A3（或1B3）相结合，对释放用压电执行器1A4（或1B4）进行预紧，其上的四个凸起用来同预紧套筒上的四个凹槽相结合，使释放用压电执行器1A4（或1B4）在预紧时不会受到扭矩的作用，而仅受到沿轴向的压力作用。圆筒1-1-4用来对释放用压电执行器1A4（或1B4）进行径向定位，其上的外螺纹用来同驱动套筒21（或预紧螺母22）的内螺纹相结合，一方面将箝位机构与驱动机构2连接起来，另一方面又可对释放用压电执行器1A4（或1B4）进行预紧。
箝位套筒1A2、1B2（如图4所示）用来对输出轴3进行箝位。在本实施例中，箝位套筒具有两个刚性部和一个弹性部，即第一刚性部1-2-1、第二刚性部1-2-2和弹性部1-2-3，弹性部1-2-3位于第一刚性部1-2-1和第二刚性部1-2-2之间。箝位套筒的刚性部和弹性部的数量不仅限于本实施例的举例。刚性部1-2-1上有圆锥形端面、内螺纹及其退刀槽和四个凹槽1-2-4；刚性部1-2-1上的圆锥形端面同箝位爪1-1-1的外圆锥面相接触，当刚性部1-2-1上的内螺纹沿预紧套筒上的外螺纹左右移动时，便可调节箝位机芯对输出轴3的箝位力的大小；刚性部1-2-1上的四个凹槽1-2-4用来通过箝位机芯刚性部上的四个凸起。 弹性部1-2-3由四个可产生弹性变形的折叠式柔性薄板组成，四个折叠式柔性薄板沿刚性部周向均匀分布，弹性部1-2-3可在刚性部的作用下产生预变形，从而使箝位套筒中刚性部1-2-1上的内螺纹与预紧套筒1A3（或1B3）中长圆筒1-3-1上的外螺纹之间的螺纹连接在工作过程中不会松动。
预紧套筒1A3、1B3（如图5所示）用来对释放用压电执行器进行预紧，它包括长圆筒1-3-1、短圆筒1-3-2、刚性部1-3-3，长圆筒1-3-1上有外螺纹、四个内凹槽1-3-4，短圆筒1-3-2上有外螺纹及其退刀槽。长圆筒1-3-1上的外螺纹用来同箝位套筒的内螺纹相结合，当箝位套筒的内螺纹沿长圆筒1-3-1的外螺纹左右移动时，便可调节箝位机芯对输出轴3的箝位力的大小。四个内凹槽1-3-4用来同箝位机芯刚性部的四个凸起相结合，使释放用压电执行器在预紧时仅受到沿轴向的压力作用。短圆筒1-3-2上的外螺纹用来连接驱动套筒21。刚性部1-3-3用来对箝位套筒进行轴向定位。预紧套筒对释放用压电执行器的预紧过程如下：使箝位机芯与驱动套筒21沿轴向产生相向运动，从而使预紧套筒与箝位机芯沿轴向产生相向运动，实现对释放用压电执行器的预紧。
释放用压电执行器1A4、1B4用来使箝位机芯产生释放动作，从而使输出轴不受箝位机芯的箝位作用。释放用压电执行器1A4、1B4被预紧在箝位机芯的刚性部和预紧套筒的刚性部之间。在驱动套筒中的刚性部被约束住的情况下，释放用压电执行器1A4、1B4对箝位机芯的释放过程如下：当释放用压电执行器1A4、1B4受到电压作用沿轴伸长时，由于驱动套筒中的刚性部被约束住，从而使箝位机芯也被约束住，释放用压电执行器1A4、1B4只能沿轴向向驱动套筒方向伸长，推动预紧套筒并由其带动箝位套筒沿轴向向驱动套筒方向运动，实现箝位机芯对输出轴的释放。
驱动套筒21（如图6所示）用来输出驱动用压电执行器24的位移。在本实施例中，驱动套筒21具有3个刚性部和2个弹性部，即第一弹性部21-1、第二弹性部21-2、第一刚性部21-3、第二刚性部21-4和第三刚性部21-5。第一刚性部21-3为中间的刚性部，第一刚性部21-3上有与左箝位机构的箝位机芯相连接的内螺纹，第二刚性部21-4为最右端的刚性部，第二刚性部21-4上有与预紧螺母22相连接的内螺纹及其退刀槽和四个内凹槽，第三刚性部21-5为最左端的刚性部，第三刚性部21-5上有与左箝位机构的预紧套筒相连接的内螺纹。第一弹性部21-1和第二弹性部21-2分别由四个折叠式柔性薄板组成，四个折叠式柔性薄板沿刚性部周向均匀分布。在第一刚性部21-3或第二刚性部21-4被约束住（如图8所示刚性部21-3被约束住），且输出轴一端被释放而另一端被箝位的情况下，当驱动用压电执行器24在电压作用下沿轴向伸长时，第一弹性部21-1便会发生变形，驱动机构输出位移，从而带动输出轴输出位移。第二弹性部21-2可在刚性部21-5的作用下产生预变形，从而一方面如图8(a)所示，在驱动套筒21中第一刚性部21-3的外圆柱面被约束住的情况下，给左释放用压电执行器1A4通电，它将沿输出轴方向向右变形，从而使输出轴左侧处于释放状态，另一方面这种预变形还可使驱动套筒21中第一刚性部21-3上的内螺纹与左箝位机芯中圆筒上的外螺纹之间的螺纹连接，以及驱动套筒21中第三刚刚性部21-5上的内螺纹与左箝位机构预紧套筒中短圆筒上的外螺纹之间的螺纹连接在工作过程中不会松动。第一刚性部21-3上的内螺纹用来同箝位机芯中圆筒上的外螺纹相结合，一方面将箝位机构与驱动机构连接起来，另一方面又可对释放用压电执行器1A4、1B4进行预紧。第二刚性部21-4上的内螺纹用来同预紧螺母22的外螺纹相结合，实现对驱动用压电执行器24的预紧；第二刚性部21-4上的四个内凹槽21-6用来同周向定位片23上的四个凸起相结合，使驱动用压电执行器24在预紧时仅受到沿轴向的压力作用。第三刚性部21-5上的内螺纹用来同预紧套筒中短圆筒上的外螺纹相结合，将驱动机构与箝位机构连接起来。
预紧螺母22（如图7所示）用来对驱动用压电执行器24进行预紧。在本实施例中，预紧螺母22具有两个刚性部和一个弹性部，即第一刚性部22-1、第二刚性部22-2、弹性部22-3和圆筒22-4。第一刚性部22-1为最左端的刚性部，第一刚性部22-1上有与驱动套筒相连接的外螺纹及其退刀槽，和与右箝位机构的箝位机芯相连接的内螺纹及其退刀槽。第二刚性部22-2为最右端的刚性部，第二刚性部22-2上有与右箝位机构的预紧套筒1B3相连接的内螺纹。第二刚性部22-2上的内螺纹用来同右箝位机构预紧套筒中短圆筒上的外螺纹相结合，将驱动机构与箝位机构连接起来。弹性部22-3由四个可产生弹性变形的折叠式柔性薄板组成，四个折叠式柔性薄板沿刚性部周向均匀分布，弹性部22-3可在刚性部的作用下产生预变形，且弹性部22-3的刚度小于驱动套筒21中第一弹性部22-2的刚度，从而一方面如图8(d)所示，在驱动套筒21中第一刚性部21-3的外圆柱面被约束住的情况下，给右释放用压电执行器1A4、1B4通电，它将沿输出轴方向向左变形，从而使输出轴右侧处于释放状态，另一方面这种预变形还可使预紧螺母22中第一刚性部22-1上的内螺纹与右箝位机芯中圆筒上的外螺纹之间的螺纹连接，以及预紧螺母22中第二刚性部22-2上的内螺纹与右箝位机构预紧套筒中短圆筒上的外螺纹之间的螺纹连接在工作过程中不会松动。圆筒22-4用来对驱动用压电执行器24进行径向定位。圆筒22-4用来对驱动用压电执行器24进行径向定位。
驱动用压电执行器和预紧螺母之间有周向定位片23，如图8所示，周向定位片23具有向外延伸的凸块23-1，驱动套筒21上具有与凸块23-1一一对应的槽，凸块23-1与槽配合限制周向定位片23转动，使驱动用压电执行器24在预紧时不会受到扭矩的作用，而仅受到沿轴向的压力作用。
驱动用压电执行器24用来使驱动机构输出位移，从而带动输出轴输出位移。驱动用压电执行器24被预紧在驱动套筒的第一刚性部和预紧螺母的第一刚性部之间。
在将驱动套筒21中第一刚性部21-3（或第二刚性部21-5）的外圆柱面约束住（这里以第一刚性部21-3的外圆柱面被约束住为例）的情况下，本发明的压电尺蠖直线电机的运动过程如下：
1) 如图9(a)所示，在驱动用压电执行器断电即驱动机构不输出位移，以及右释放用压电执行器断电即输出轴右侧被箝位的情况下，给左释放用压电执行器通电，由于左箝位机芯通过螺纹与驱动套筒21相连接，二者之间无相对运动，而驱动套筒21中第一刚性部21-3的外圆柱面被约束住，故该执行器便要沿输出轴方向向右伸长，推动左预紧套筒向右运动，从而使驱动套筒21中的柔性部21-2沿输出轴方向向右产生压缩变形，由于左箝位套筒通过螺纹与左预紧套筒相连接，二者之间无相对运动，故左箝位套筒便要沿输出轴方向向右运动，左箝位机芯中的箝位爪被释放，从而使输出轴左侧处于释放状态；
2) 如图9 (b)所示，在左释放用压电执行器通电即输出轴左侧被释放，以及右释放用压电执行器断电即输出轴右侧被箝位的情况下，给驱动用压电执行器通电，由于驱动套筒21中第一刚性部21-3的外圆柱面被约束住，故该执行器便要沿输出轴方向向右伸长，推动驱动机构向右运动，进而由右箝位机构带动输出轴向右输出一步位移；
3) 如图9 (c)所示，在驱动用压电执行器通电即驱动机构推动右箝位机构进而带动输出轴输出位移，以及右释放用压电执行器断电即输出轴右侧被箝位的情况下，给左释放用压电执行器断电，该执行器便要沿输出轴方向向左恢复到原始位置，于是在驱动套筒21中柔性部21-2弹性恢复力的作用下，左预紧套筒便要带动左箝位套筒沿输出轴方向向左恢复到原始位置，从而使输出轴左侧处于箝位状态；
4) 如图9 (d)所示，在驱动用压电执行器通电即驱动机构推动右箝位机构进而带动输出轴输出位移，以及左释放用压电执行器断电即输出轴左侧被箝位的情况下，给右释放用压电执行器通电，由于右箝位机芯通过螺纹与预紧螺母相连接，二者之间无相对运动，而驱动套筒中第一刚性部21-3的外圆柱面被约束住，且预紧螺母中柔性部的刚度小于驱动套筒21中柔性部21-1的刚度，故该执行器便要沿输出轴方向向左伸长，推动预紧套筒向左运动，由于箝位套筒通过螺纹与预紧套筒相连接，二者之间无相对运动，故箝位套筒便要沿输出轴方向向左运动，右箝位机芯中的箝位爪被释放，从而使输出轴右侧处于释放状态；
5) 如图9 (e)所示，在左释放用压电执行器断电即输出轴左侧被箝位，以及右释放用压电执行器通电即输出轴左侧被释放的情况下，给驱动用压电执行器断电，该执行器便要沿输出轴方向向左恢复到原始位置，于是在驱动套筒21中柔性部21-1弹性恢复力的作用下，驱动机构便要带动右箝位机构沿输出轴方向向左恢复到原始位置；
6) 如图9 (f)所示，在左释放用压电执行器断电即输出轴左侧被箝位，以及驱动机构及右箝位机构恢复到原始位置的情况下，给右释放用压电执行器断电，该执行器便要沿输出轴方向向右恢复到原始位置，于是在预紧螺母22中柔性部22-3的弹性恢复力的作用下，右预紧套筒便要带动右箝位套筒沿输出轴方向向右恢复到原始位置，从而使输出轴右侧处于箝位状态；
重复1)~6)，输出轴便连续向左输出直线位移；改变释放用压电执行器、驱动用压电执行器的通电顺序，便可使输出轴连续向右输出直线位移。
本说明书中所描述的具体实施实例仅仅是对本发明思想作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的思想或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (8)
1.一种压电尺蠖直线电机，其特征在于：压电尺蠖直线电机包括左箝位机构、右箝位机构、驱动机构和输出轴，左箝位机构和右箝位机构对称地设置在驱动机构的两侧，且依次首尾相接，输出轴依次贯穿左箝位机构、驱动机构和右箝位机构；
左箝位机构和右箝位机构包含各自的箝位爪组件和释放用压电执行器，释放用压电执行器得电时，箝位爪组件松开输出轴；释放用压电执行器失电时，箝位爪组件抱紧输出轴；左箝位机构和右箝位机构交替地一个箝位输出轴、另一个释放输出轴，将驱动机构输出的位移传递到输出轴，输出轴平动输出位移。
2.如权利要求1所述的压电尺蠖直线电机，其特征在于：左箝位机构和右箝位机构分别具有箝位机芯、箝位套筒、预紧套筒和释放用压电执行器，箝位机芯、预紧套筒和箝位套筒依次从内向外套装；箝位机芯由身部、箝位爪组件和连接端组成，身部与输出轴间隙配合，箝位爪组件和连接端分别位于身部的两端，连接端与驱动壳体紧固连接；身部设有的外表面设有刚性部，刚性部设有凸起，释放用压电执行器被预紧于刚性部和预紧套筒之间；左箝位机构的驱动套筒与身部螺纹连接，右箝位机构的预紧螺母与身部螺纹连接；预紧套筒上具有凹槽，凸起和凹槽配合形成阻止箝位机芯和预紧套筒相对转动的限位组件，箝位套筒一端与预紧套筒固定，另一端在释放用压电执行器失电时抵紧箝位爪组件、并在释放用压电执行器得电时释放箝位爪组件。
3.如权利要求2所述的压电尺蠖直线电机，其特征在于：箝位套筒由刚性部和弹性部间隔形成，箝位套筒同箝位爪组件、预紧套筒相接触的部分均为刚性部，弹性部由呈U形折叠的柔性薄板形成。
4.如权利要求3所述的压电尺蠖直线电机，其特征在于：箝位爪组件由多个箝位爪和多个柔性薄板组成，每个箝位爪连接一个柔性薄板，柔性薄板与箝位机芯的身部固定，当箝位爪在箝位套筒作用下对输出轴进行预紧时，箝位爪沿轴向的位移被放大为沿箝位方向的位移。
5.如权利要求1-4之一所述的压电尺蠖直线电机，其特征在于：驱动机构包含驱动用压电执行器和驱动壳体，驱动用压电执行器安装于驱动壳体内，驱动壳体由刚性部和弹性部组成，刚性部和弹性部间隔分布，驱动壳体与左箝位机构或右箝位机构相接触的部分为刚性部。
6.如权利要求5所述的压电尺蠖直线电机，其特征在于：驱动外壳由驱动套筒和预紧螺母组成，驱动套筒由N个刚性部和N-1个弹性部组成，驱动套筒的两端为刚性部，相邻两个刚性部之间设置弹性部；预紧螺母由M个刚性部和M-1个弹性部组成，预紧螺母的两端为刚性部，相邻两个刚性部之设置弹性部；驱动用压电执行器位于驱动套筒的刚性部和预紧螺母的刚性部之间，驱动用压电执行器被覆盖的区域内至少有一个弹性部，弹性部由呈U形折叠的柔性薄板形成。
7.如权利要求6所述的压电尺蠖直线电机，其特征在于：驱动套筒的最左端的刚性部与左箝位机构的预紧套筒固定连接，驱动套筒的最右端的刚性部与预紧螺母的最左端的刚性部固定连接，驱动套筒的中间的任意一个刚性部设置向内突出的凸环，凸环与左箝位机构的箝位机芯固定连接，驱动用压电执行器被预紧于该凸环与预紧螺母的最左端的刚性部之间；预紧螺母的最左端的刚性部与右箝位机构的箝位机芯固定连接，预紧螺母的最右端的刚性部与右箝位机构的预紧套筒固定连接。
8.如权利要求7所述的压电尺蠖直线电机，其特征在于：驱动用压电执行器和预紧螺母之间有周向定位片，周向定位片具有向外延伸的凸块，驱动套筒上具有与凸块一一对应的槽，凸块与槽配合限制周向定位片转动。
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