CN108155830A - 一种双驱动足型直线压电电机及电激励方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双驱动足型直线压电电机及电激励方法，属于压电电机领域，这种双驱动足型直线压电电机，包括定子、动子、底座和安装座；动子与底座滑动连接；第一驱动足与框体部之间设置有驱动第一驱动足在滑动方向运动的第一压电叠层；第二驱动足与框体部之间设置有驱动第二驱动足在滑动方向运动的第二压电叠层；底座上固定设置有第一液压缸和第二液压缸，第一液压缸驱动第一驱动足靠近或远离动子；第二液压缸驱动第二驱动足靠近或远离动子；安装座具有固定安装在底座上的第一板簧，第一板簧垂直于第一液压缸的轴向，框体部与第一板簧连接。这种双驱动足型直线压电电机精度高、成本低、寿命长。

Description

一种双驱动足型直线压电电机及电激励方法

技术领域

本发明涉及压电电机领域，具体而言，涉及一种双驱动足型直线压电电机及电激励方法。

背景技术

随着微/纳米技术的发展，众多工程技术领域的研究都迫切需要亚微米级、微/纳米级的精密作动器。但由于传统电磁电机需要减速装置，在微型化、高功重比的发展方向上很难突破。随着材料科学的发展，新型功能材料为这些应用提出了新的解决方案，其中，逆压电效应的发现及具有优越性能的压电陶瓷(PZT)材料的出现使得压电精密作动器的研究得到了广泛关注，并在精密作动领域显示出了广泛的应用前景。

直线压电电机主要包括共振型超声电机和非共振型步进电机。共振型超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应激发弹性体的共振，并将弹性体的微变形通过摩擦耦合转换成转子或动子的宏观运动。由于超声电机在共振状态下运行，致使其性能受环境影响较大，同时对定子的加工精度要求较高。非共振型步进电机是利用压电叠层的精确位移输出特性，结合惯性冲击原理或者尺蠖原理，能够实现运动件连续、精密的步进运动。与共振式压电电机相比，非共振状态具有较宽的工作频带，对周围环境的抗干扰性强；且对电机定子的尺寸和加工精度要求不太高，易于保证电机运行的平稳性。但是惯性冲击型和尺蠖原理非共振直线电机对驱动控制信号要求较为苛刻、驱动力很小。

发明内容

本发明提供了一种双驱动足型直线压电电机及电激励方法，旨在解决现有技术中双驱动足型直线压电电机及电激励方法存在的上述问题。

本发明是这样实现的：

一种双驱动足型直线压电电机，包括定子、动子、底座和安装座；

所述动子与所述底座滑动连接；

所述定子包括用于驱动所述动子在滑动方向上正向或反向滑动的第一驱动足和第二驱动足；

所述定子还包括框体部，所述框体部具有用于安装所述第一驱动足和所述第二驱动足的安装空间；

所述第一驱动足具有第一驱动侧，所述第一驱动侧与所述框体部之间设置有驱动所述第一驱动足在所述滑动方向运动的第一压电叠层；所述第二驱动足具有远离所述第一驱动侧的第二驱动侧，所述第二驱动侧与所述框体部之间设置有驱动所述第二驱动足在所述滑动方向运动的第二压电叠层；

所述底座上固定设置有第一液压缸和第二液压缸，所述第一液压缸设置在所述第一驱动足远离所述动子的一端，所述第一液压缸驱动所述第一驱动足靠近或远离所述动子；所述第二液压缸设置在所述第二驱动足远离所述动子的一端，所述第二液压缸驱动所述第二驱动足靠近或远离所述动子；

所述安装座具有固定安装在所述底座上的第一板簧，所述第一板簧垂直于所述第一液压缸的轴向，所述框体部与所述第一板簧连接。

在本发明的一种实施例中，所述框体部包括第一框和第二框，所述安装空间也分为所述第一框内的第一空间和所述第二框内的第二空间，所述第一驱动足容置于所述第一空间，所述第二驱动足容置于所述第二空间。

在本发明的一种实施例中，所述第一驱动足具有与所述第一驱动侧相对的第三驱动侧，所述第三驱动侧与所述第一框之间通过第一弹性预紧件连接，所述第一弹性预紧件具有平行于所述滑动方向的弹性力。

在本发明的一种实施例中，所述第二驱动足具有与所述第二驱动侧相对的第四驱动侧，所述第四驱动侧与所述第二框之间通过第二弹性预紧件连接，所述第二弹性预紧件具有平行于所述滑动方向的弹性力。

在本发明的一种实施例中，所述第一液压缸通过第一固定座固定，所述第一固定座固定安装在所述底座上，所述第一固定座具有用于固定所述第一液压缸的第一固定面，所述第二液压缸通过第二固定座固定，所述第二固定座固定安装在所述底座上，所述第二固定座具有用于固定所述第二液压缸的第二固定面。

在本发明的一种实施例中，所述第一固定面与所述第一液压缸的轴线垂直，所述第一固定面与所述第二液压缸的轴线垂直。

在本发明的一种实施例中，所述框体部靠近所述动子的一端还设置有第二板簧，所述框体部与所述第二板簧连接。

在本发明的一种实施例中，所述第一压电叠层与所述第一框之间还设置有第一导向件，所述第二压电叠层与所述第二框之间还设置有第二导向件。

一种电激励方法，使用上述的双驱动足型直线压电电机；

对所述第一压电叠层和所述第二压电叠层施加相同的对称周期信号，对所述第一液压缸和所述第二液压缸施加相位相同的方波信号。

一种电激励方法，使用上述的双驱动足型直线压电电机；

对所述第一压电叠层和所述第二压电叠层施加相位相反的对称周期信号，对所述第一液压缸和所述第二液压缸施加相位相反的方波信号。

本发明的有益效果是：通过本发明提供的双驱动足型直线压电电机及电激励方法，用两组对称周期信号和两组方波信号分别激励平行动子导轨布置的压电叠层和垂直于动子导轨布置的压电叠层。当采用两组相同的对称周期信号和两组相位相反的方波信号时，该电机能够实现双足行走模式。当采用相位相反、电压不同的两对称周期信号和相位相反的两组方波信号时，该电机能够实现双足差动模式。该类型电机在非共振状态下工作，具有较宽的工作频带，易于保证电机的工作平稳性，对驱动控制信号和加工精度等要求较低。由于纵向位移输出采用液压缸驱动，能够在定子和动子界面上产生较大的正压力和摩擦力。因此，本发明容易实现纳米精度的位移分辨率，并具有非共振、宽频域、大推力的特点，同时兼具制作成本低、寿命长和断电自锁的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的双驱动足型直线压电电机的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的双驱动足型直线压电电机的定子及安装座的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的双驱动足型直线压电电机的定子的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的第一板簧的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的安装座的第一视角的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的安装座的第二视角的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的双驱动足型直线压电电机在双足行走模式下正滑动方向运动时的电激励信号模式图；

图8是本发明实施例提供的双驱动足型直线压电电机在双足行走模式下反滑动方向运动时的电激励信号模式图；

图9是本发明实施例提供的双驱动足型直线压电电机及电激励方法在双足差动模式下正滑动方向运动时的电激励信号模式图；

图10是本发明实施例提供的双驱动足型直线压电电机在双足差动模式下正滑动方向运动时的电激励信号模式图。

图标：001-双驱动足型直线压电电机；010-定子；030-动子；031- 导向部；035-导向条；050-底座；051-底板；053-侧板；070-安装座； 071-基板；073-支座；110-第一驱动足；111-第一驱动头；113-第一压电叠层；115-第一导向件；117-第一螺栓；119-第一弹性预紧件；130- 第二驱动足；131-第二驱动头；133-第二压电叠层；135-第二导向件； 137-第二螺栓；210-第一框；230-第二框；250-安装空间；311-第一液压缸；331-第二液压缸；400-第一板簧；410-环架；430-簧片；500- 第二板簧；610-第一固定座；630-第二固定座；611-第一安装部；613- 第一固定部；631-第二安装部；633-第二固定部。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

本实施例提供了一种双驱动足型直线压电电机001，请参阅图1，这种双驱动足型直线压电电机001包括定子010、动子030、底座050 和安装座070。

安装座070包括底板051和侧板053，侧板053固定在底板051 的一侧，侧板053与底板051固定连接。在侧板053上设置有导向部 031，导向部031用于为动子030导向。

导向部031固定在侧板053朝向底板051的一面，导向部031 远离侧板053的一面设置有导向槽，动子030上设置有相应的导向条 035，导向条035插入导向槽内，使得动子030可以在导向槽的轴向上运动，即使得动子030与底座050滑动连接，动子030的具体运动方向具有轴向的正反两个方向，其与施力方向有关，将其中一个方向定义为滑动方向X，通过对动子030施力即可使得动子030在滑动方向X上正向运动或反向运动。

在本实施例中，导向槽为燕尾槽，相应的导向条035的形状与导向槽相对应。燕尾槽的设计使得动子030的运动方向进行限制而只能在滑动方向X进行往返运动。

定子010包括用于驱动动子030在滑动方向X上正向或反向滑动的第一驱动足110和第二驱动足130。

请参阅图1和图2，第一驱动足110和第二驱动足130、框体部通过安装座070安装到底座050上，为了实现第一驱动足110和第二驱动足130的单独控制，框体部也分为第一框210和第二框230，第一框210用于安装第一驱动足110，第二框230用于安装第二驱动足130。但是在部分实施例中，通过一个框安装两个驱动足，也可以实现两个驱动足在滑动方向X上的单独控制，不过垂直于滑动方向X 的运动需要通过框内安装压电叠层实现，显得不够稳定。

请参阅图2和图3，第一框210和第二框230结构相同，均为凹字形的框体，在框体中央具有安装空间250，第一驱动足110安装在第一框210的安装空间250即第一空间内，第二驱动足130安装在第二框230的安装空间250即第二空间内。

第一驱动足110靠近动子030的一端具有用于驱动动子030运动的第一驱动头111，在第一驱动足110具有第一驱动侧，第一驱动侧位于第一驱动足110设置第一驱动头111的一面的侧面，第一驱动侧与第一框210通过第一压电叠层113连接，第一压电叠层113使得第一驱动足110可以平行于滑动方向X运动。为了保证运动的方向稳定，在第一压电叠层113与第一框210之间设置有第一导向件115，第一导向件115可以用现有技术常用的导向件，如包裹第一压电叠层 113的周向、单方向具有较大柔性的导向块。第一导向件115的设置可以矫正第一压电叠层113的输出，同时第一框210上设置有第一螺栓117抵接第一压电叠层113远离第一驱动足110的一端，通过第一螺栓117与第一压电叠层113之间的第一导向件115还可以避免第一压电叠层113与第一螺栓117直接接触。

第一驱动足110具有与第一驱动侧相对的第三驱动侧，在第三驱动侧设置有第一弹性预紧件119，在本实施例中，第一弹性预紧件119 为预紧弹簧，预紧弹簧对第一驱动足110施加与第一压电叠层113相应的力。同时在第一驱动足110远离动子030的一端设置有两个平行的悬臂柔性梁，通过第一压电叠层113、第一弹性预紧件119和悬臂柔性梁的共同作用，使得第一驱动足110具有相对独立的运动，且每次运动的稳定性得到保障。

在本实施例中第一驱动足110与第二驱动足130并列设置，即第一驱动足110设置在第二驱动足130远离底板051的一侧。

第二驱动足130靠近动子030的一端具有用于驱动动子030运动的第二驱动头131，在初始状态下，第二驱动头131与第一驱动头111 并列设置。第二驱动足130具有第二驱动侧，第二驱动侧位于第二驱动足130设置第二驱动头131的一面的侧面，同时第二驱动侧也是第二驱动足130远离第一压电叠层113的一侧。第二驱动侧与第二框 230通过第二压电叠层133连接，第二压电叠层133使得第二驱动足 130可以平行于滑动方向X运动。为了保证运动的方向稳定，在第二压电叠层133与第二框230之间设置有第二导向件135，第二导向件135可以用现有技术常用的导向件，如包裹第二压电叠层133的周向、单方向具有较大柔性的导向块。第二导向件135的设置可以矫正第二压电叠层133的输出，同时第二框230上设置有第二螺栓137抵接第二压电叠层133远离第二驱动足130的一端，通过第二螺栓137与第二压电叠层133之间的第二导向件135还可以避免第二压电叠层133 与第二螺栓137直接接触。

第二驱动足130具有与第二驱动侧相对的第三驱动侧，在第三驱动侧设置有第二弹性预紧件，在本实施例中，第二弹性预紧件为预紧弹簧，预紧弹簧对第二驱动足130施加与第二压电叠层133相应的力。同时在第二驱动足130远离动子030的一端设置有两个平行的悬臂柔性梁，通过第二压电叠层133、第二弹性预紧件和悬臂柔性梁的共同作用，使得第二驱动足130具有相对独立的运动，且每次运动的稳定性得到保障。

上述结构保障了第一驱动足110和第二驱动足130均能够驱动动子030在滑动方向X上正向或反向滑动。但是还无法选择性使得第一驱动足110或第二驱动足130单独对动子030进行输出，以使得动子030可以连续性运动。

在第一框210远离动子030的一端设置有第一液压缸311，第一液压缸311带动第一框210整体靠近或远离动子030，也即同时带动第一驱动足110靠近或远离动子030。但是第一液压缸311如果要驱动第一框210运动，必须相对固定第一液压缸311远离第一框210的一端。

请参阅图1和图4，在本实施例中第一固定座610固定设置在第一液压缸311远离第一框210的一端。

第一固定座610具有相对垂直的第一固定部613和第一安装部611，第一固定部613与第一安装部611垂直，第一安装部611通过螺栓安装到底板051上时，第一固定部613即与底板051垂直，第一固定部613设置第一框210到第一液压缸311的延伸处，第一液压缸 311与第一固定部613的第一固定面固定连接。

第二固定座630具有相对垂直的第二固定部633和第二安装部 631，第二固定部633与第二安装部631垂直，第二安装部631通过螺栓安装到底板051上时，第二固定部633即与底板051垂直，第二固定部633设置第二框230到第二液压缸331的延伸处，第二液压缸331与第二固定部633的第二固定面固定连接。其中为了确保第一固定座610和第二安装座070在底板051上安装稳定，在第一固定座 610相对第一液压缸311的两侧均安装有螺栓，第二固定座630相对第二液压缸331的两侧均安装螺栓，造成了安装位置的冲突。

在本实施例中，通过将第一固定座610设计地比第二固定座630 大，再在第一固定座610中间套孔具有一个用于容置第二固定座630 的容置空间。其中第二安装部631在第一安装部611中间，第二固定部633在第一固定部613中间。

为了确保第一框210和第二框230在平行于液压缸轴向的方向运动而控制其他方向上的位置，设置了第一板簧400和第二板簧500 以相对固定框体部。第一板簧400具有环架410和多个簧片430，环架410为簧片430提供基础支撑，而簧片430用于相对固定第一框210和第二框230。

请参阅图1、图5和图6环架410通过安装座070安装到底板051 上，安装座070具有基板071和垂直于基板071的支座073，两个支座073设置于基板071的一面用于安装环架410。而基板071通过螺栓固定安装在底板051上。在实际安装时，框体部设置于两个支座073之间。

环架410的一端固定在一个支座073上，另一端固定在另外一个支座073上，即使得环架410的中间部位对准框体部。在环架410 的中间具有用于安装簧片430的簧片容置空间，簧片容置空间内设置有第一簧片部和第二簧片部。

在本实施例中，第一簧片部具有两个簧片430，两个簧片430与第一框210连接。

簧片430与环架410在同一平面内，且该平面与滑动方向X平行，与第一液压缸311的运动方向垂直。使得簧片430可以阻止第一框210在滑动方向X上移动，但是在平行于第一液压缸311的方向上的具有较大的柔性自由度。

第二簧片部具有两个簧片430，两个簧片430与第二框230连接。

簧片430与第二液压缸331的运动方向垂直。使得簧片430可以阻止第二框230在滑动方向X上移动，但是在平行于第二液压缸331 的方向上的具有较大的柔性自由度。

同样使用安装座070，在框体部靠近动子030的一端还设置有第二板簧500。第二板簧500固定在支座073远离第一板簧400的一端。第二板簧500与第一板簧400结构相同，也设置有多个簧片430。部分簧片430与第一框210靠近动子030的一端直接连接，另一部分簧片430直接与第二框230靠近动子030的一端直接连接。

进一步的，根据上述的双驱动足型直线压电电机001，提供了两种电激励方法，以实现如下两种驱动模式，各驱动模式的电激励信号如图7-图10所示。激励信号a、c为对称矩形脉冲信号，其占空比等于0.5，其中a为第一液压缸311的施加激励电压；c为第二液压缸331的施加激励电压；激励信号b、d为三角波信号，其中b为第一压电叠层113的施加激励电压；其中d为第二压电叠层133的施加激励电压。

每一种驱动模式的具体驱动原理如下：

一、双足行走模式：

正向摩擦驱动过程：第一步，第一驱动足110驱动阶段，同时给四组压电叠层施加如图7所示的激励信号，第一液压缸311的激励信号为a，此时的激励电压为最大值，第一液压缸311迅速伸长，此时第一驱动足110的第一驱动头111与动子030之间的正压力最大；第一压电叠层113的激励信号为b，此时的激励电压处于降坡，第一压电叠层113缓慢收缩，第一压电叠层113的收缩使第一驱动足110横向振动块向正滑动方向X运动；第二液压缸331的激励信号为c，此时的激励电压为最小值，第二液压缸331迅速收缩，此时第二驱动足 130横向振动块和动子030脱离；第二压电叠层133的激励信号为d，此时的激励电压处于降坡，第二压电叠层133缓慢收缩，第二压电叠层133的收缩使第二驱动足130横向振动块向反滑动方向X运动；只有第一驱动足110做功，故动子030向正滑动方向X运动。

第二步，第二驱动足130驱动阶段，第一液压缸311的激励电压为最小值，第一液压缸311迅速收缩，此时第一驱动足110横向振动块和动子030脱离；第一压电叠层113的激励电压处于升坡，第一压电叠层113缓慢伸长，第一压电叠层113的伸长使第一驱动足110横向振动块向反滑动方向X运动；第二液压缸331激励电压为最大值，第二液压缸331迅速伸长，此时第二驱动足130横向振动块和动子 030之间的正压力最大；第二压电叠层133的激励电压处于升坡，第二压电叠层133缓慢伸长，第二压电叠层133的伸长使第二驱动足 130横向振动块向正滑动方向X运动；只有第二驱动足130做功，故动子030向正滑动方向X运动。

综上，第一驱动足110驱动阶段和第二驱动足130驱动阶段都会使动子030向正滑动方向X运动，一个周期内定子010做功两次。

反向摩擦驱动过程：第一步，第一驱动足110驱动阶段，同时给四组压电叠层施加如图8所示的激励信号，第一液压缸311的激励信号为a，此时的激励电压为最大值，第一液压缸311迅速伸长，此时第一驱动足110的第一驱动头111和动子030之间的正压力最大；第一压电叠层113的激励信号为b，此时的激励电压处于升坡，第一压电叠层113缓慢伸长，第一压电叠层113的伸长使第一驱动足110的第一驱动头111向反滑动方向X运动；第二液压缸331的激励信号为c，此时的激励电压为最小值，第二液压缸331迅速收缩，此时第二驱动足130的第二驱动头131和动子030脱离；第二压电叠层133 的激励信号为d，此时的激励电压处于升坡，第二压电叠层133缓慢伸长，第二压电叠层133的伸长使第二驱动足130的第二驱动头131 向正滑动方向X运动；只有第一驱动足110做功，故动子030向正滑动方向X运动。

第二步，第二驱动足130驱动阶段，第一液压缸311的激励电压为最小值，第一液压缸311迅速收缩，此时第一驱动足110的第一驱动头111和动子030脱离；第一压电叠层113的激励电压处于降坡，第一压电叠层113缓慢收缩，第一压电叠层113的收缩使第一驱动足110的第一驱动头111向正滑动方向X运动；第二液压缸331激励电压为最大值，第二液压缸331迅速伸长，此时第二驱动足130的第二驱动头131与动子030脱离且不做功；第二压电叠层133的激励电压处于降坡，第二压电叠层133缓慢收缩，第二压电叠层133的收缩使第二驱动足130的第二驱动头131向反滑动方向运动趋势；只有第二驱动足130做功，故动子030向反滑动方向运动。

综上，第一驱动足110驱动阶段和第二驱动足130驱动阶段都会使动子030向反滑动方向运动，一个周期内定子010做功两次。

二、双足差动模式：

正向摩擦驱动过程：第一步，第一驱动足110驱动阶段，同时给四组压电叠层施加如图9所示的激励信号，第一液压缸311的激励信号为a，此时的激励电压为最大值，第一液压缸311迅速伸长，此时第一驱动足110的第一驱动头111和动子030之间的正压力最大；第一压电叠层113的激励信号为b，此时的激励电压处于降坡，第一压电叠层113缓慢收缩，第一压电叠层113的收缩使第一驱动足110的第一驱动头111向正滑动方向X运动；第二液压缸331的激励信号为c，此时的激励电压为最小值，第二液压缸331迅速收缩，此时第二驱动足130的第二驱动头131和动子030脱离；第二压电叠层133 的激励信号为d，此时的激励电压处于升坡，第二压电叠层133缓慢伸长，第二压电叠层133的伸长使第二驱动足130的第二驱动头131 向正滑动方向X运动；只有第一驱动足110的第一驱动头111做功，驱动动子030向正滑动方向X运动。

第二步，第二驱动足130驱动阶段，第一液压缸311的激励电压为最小值，第一液压缸311迅速收缩，此时第一驱动足110的第一驱动头111和动子030脱离；第一压电叠层113的激励电压处于升坡，第一压电叠层113缓慢伸长，第一压电叠层113的伸长使第二驱动足130的第二驱动头131向反滑动方向运动；第二液压缸331激励电压为最大值，第二液压缸331迅速伸长，此时第二驱动足130的第二驱动头131和动子030之间的正压力最大；第二压电叠层133的激励电压处于降坡，第二压电叠层133缓慢收缩，第二压电叠层133的收缩使第二驱动足130的第二驱动头131向反滑动方向运动；只有第二驱动足130做功，动子030向反滑动方向运动。

综上，第一驱动足110驱动阶段和第二驱动足130驱动阶段分别使动子030向正滑动方向X运动和向反滑动方向运动，当第二驱动足130驱动阶段电压峰峰值c小于第一驱动足110驱动阶段电压峰峰值a的时候，两驱动足共同驱动电机动子030实现了一个向正滑动方向X的差动位移。由于该差动位移数值小于单一驱动足产生的位移，因此能够提高电机的位移分辨率。

反向摩擦驱动过程：第一步，第一驱动足110驱动阶段，同时给四组压电叠层施加如图10所示的激励信号，第一液压缸311的激励信号为a，此时的激励电压为最大值，第一液压缸311迅速伸长，此时第一驱动足110的第一驱动头111和动子030之间的正压力最大；第一压电叠层113的激励信号为b，此时的激励电压处于升坡，第一压电叠层113缓慢伸长，第一压电叠层113的伸长使第一驱动足110 的第一驱动头111向反滑动方向运动；第二液压缸331的激励信号为 c，此时的激励电压为最小值，第二液压缸331迅速收缩，此时第二驱动足130的第二驱动头131和动子030脱离；第二压电叠层133 的激励信号为d，此时的激励电压处于降坡，第二压电叠层133缓慢收缩，第二压电叠层133的收缩使第二驱动足130的第二驱动头131 向反滑动方向运动；只有第一驱动足110做功，动子030向反滑动方向运动。

第二步，第二驱动足130驱动阶段，第一液压缸311的激励电压为最小值，第一液压缸311迅速收缩，此时第一驱动足110的第一驱动头111和动子030脱离；第一压电叠层113的激励电压处于降坡，第一压电叠层113缓慢收缩，第一压电叠层113的收缩使第一驱动足110的第一驱动头111向正滑动方向X运动；第二液压缸331激励电压为最大值，第二液压缸331迅速伸长，此时第二驱动足130的第二驱动头131和动子030之间的正压力最大；第二压电叠层133的激励电压处于升坡，第二压电叠层133缓慢伸长，第二压电叠层133的伸长使第二驱动足130的第二驱动头131向正滑动方向X运动；只有第二驱动足130做功，动子030向正滑动方向X运动。

综上，第一驱动足110驱动阶段和第二驱动足130驱动阶段分别使动子030向反滑动方向运动和向正滑动方向X运动，当第二驱动足130驱动阶段电压峰峰值c小于第一驱动足110驱动阶段电压峰峰值a的时候，两驱动足共同驱动电机动子030实现了一个向反滑动方向的差动位移。由于该差动位移数值小于单一驱动足产生的位移，因此能够提高电机的位移分辨率。

通过本发明提供的双驱动足型直线压电电机001，电机能够在 1Hz-1Khz范围内工作，电机定子010为非共振工作状态。在双足行走模式下，电机具有较高速度和较大推力，能够实现微米级和亚微米级定位精度；在双足差动模式下，电机具有低速和大推力的特点，能够实现亚微米级和纳米级定位精度。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双驱动足型直线压电电机，其特征在于，包括定子、动子、底座和安装座；

所述动子与所述底座滑动连接；

所述定子包括用于驱动所述动子在滑动方向上正向或反向滑动的第一驱动足和第二驱动足；

所述定子还包括框体部，所述框体部具有用于安装所述第一驱动足和所述第二驱动足的安装空间；

所述第一驱动足具有第一驱动侧，所述第一驱动侧与所述框体部之间设置有驱动所述第一驱动足在所述滑动方向运动的第一压电叠层；所述第二驱动足具有远离所述第一驱动侧的第二驱动侧，所述第二驱动侧与所述框体部之间设置有驱动所述第二驱动足在所述滑动方向运动的第二压电叠层；

所述底座上固定设置有第一液压缸和第二液压缸，所述第一液压缸设置在所述第一驱动足远离所述动子的一端，所述第一液压缸驱动所述第一驱动足靠近或远离所述动子；所述第二液压缸设置在所述第二驱动足远离所述动子的一端，所述第二液压缸驱动所述第二驱动足靠近或远离所述动子；

所述安装座具有固定安装在所述底座上的第一板簧，所述第一板簧垂直于所述第一液压缸的轴向，所述框体部与所述第一板簧连接。

2.根据权利要求1所述的双驱动足型直线压电电机，其特征在于，所述框体部包括第一框和第二框，所述安装空间也分为所述第一框内的第一空间和所述第二框内的第二空间，所述第一驱动足容置于所述第一空间，所述第二驱动足容置于所述第二空间。

3.根据权利要求2所述的双驱动足型直线压电电机，其特征在于，所述第一驱动足具有与所述第一驱动侧相对的第三驱动侧，所述第三驱动侧与所述第一框之间通过第一弹性预紧件连接，所述第一弹性预紧件具有平行于所述滑动方向的弹性力。

4.根据权利要求2所述的双驱动足型直线压电电机，其特征在于，所述第二驱动足具有与所述第二驱动侧相对的第四驱动侧，所述第四驱动侧与所述第二框之间通过第二弹性预紧件连接，所述第二弹性预紧件具有平行于所述滑动方向的弹性力。

5.根据权利要求2所述的双驱动足型直线压电电机，其特征在于，所述第一液压缸通过第一固定座固定，所述第一固定座固定安装在所述底座上，所述第一固定座具有用于固定所述第一液压缸的第一固定面，所述第二液压缸通过第二固定座固定，所述第二固定座固定安装在所述底座上，所述第二固定座具有用于固定所述第二液压缸的第二固定面。

6.根据权利要求5所述的双驱动足型直线压电电机，其特征在于，所述第一固定面与所述第一液压缸的轴线垂直，所述第一固定面与所述第二液压缸的轴线垂直。

7.根据权利要求1所述的双驱动足型直线压电电机，其特征在于，所述框体部靠近所述动子的一端还设置有第二板簧，所述框体部与所述第二板簧连接。

8.根据权利要求2所述的双驱动足型直线压电电机，其特征在于，所述第一压电叠层与所述第一框之间还设置有第一导向件，所述第二压电叠层与所述第二框之间还设置有第二导向件。

9.一种电激励方法，其特征在于，使用如权利要求1-8任一项所述的双驱动足型直线压电电机；

对所述第一压电叠层和所述第二压电叠层施加相位相同的对称周期信号，对所述第一液压缸和所述第二液压缸施加相位相反的方波信号。

10.一种电激励方法，其特征在于，使用如权利要求1-8任一项所述的双驱动足型直线压电电机；

对所述第一压电叠层和所述第二压电叠层施加相位相反的对称周期信号，对所述第一液压缸和所述第二液压缸施加相位相反的方波信号。