CN108964514B - 一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机及其驱动方法 - Google Patents
一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机及其驱动方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108964514B CN108964514B CN201810938961.5A CN201810938961A CN108964514B CN 108964514 B CN108964514 B CN 108964514B CN 201810938961 A CN201810938961 A CN 201810938961A CN 108964514 B CN108964514 B CN 108964514B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rotor
- rotation
- piezoelectric stack
- triangular signal
- groove
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 241000222712 Kinetoplastida Species 0.000 description 4
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 239000002305 electric material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/12—Constructional details
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
本发明公开了一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机及其驱动方法,旋转微电机包括由从上到下依次叠层设计的上盖、壳体、弹性座和底座、轴承端盖、转子、压缩弹簧、支撑架、旋转轴、深沟球轴承、转接头、压电叠堆、调整螺钉、形状记忆合金丝、摩擦块、橡胶摩擦垫、单向转动轴承、弹性挡圈、位移放大杆以及转动体,且在所述上盖的上表面和所述底座下表面的中心位置处装设有轴承端盖;驱动方法通过三角波信号改变压电叠堆的形变,从而通过位移放大杆驱动转动体转动,转动支撑架,同时,由半三角波信号改变形状记忆合金丝的形变,由弹簧推动摩擦块与转子接触,实现转子的旋转操作;本发明的旋转微电机结构简单、输出力矩大且不易受磁场干扰。
Description
技术领域
本发明属于旋转微电机技术领域,尤其涉及一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机及其驱动方法。
背景技术
精密驱动技术已经在微型机器人、航空航天、医疗器械以及精密定位等领域发挥重要作用,其中旋转微电机则是一种广泛被应用的精密驱动装置,旋转微电机被广泛应用于各个经济领域,是各类机械装备、成套设备和专用生产线配套所不可缺少的关键元件;压电材料和形状记忆合金智能材料因具有体积小、变形大、不受磁场干扰和驱动电压低等优点而受到关注和广泛的应用,主要用于微型机器人、微型直线执行器和驱动器等;但是现有的旋转微电机限于其制备材料,一方面使得制成的旋转微电机结构较为复杂,另一方面电机输出力矩较小,且在磁场情况下容易受影响而影响电机的使用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供了一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机及其驱动方法,用以解决现有技术中旋转微电机结构复杂、输出力矩小,以及易受磁场干扰的问题;具体技术方案如下:
一方面,提供一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机,所述旋转微电机包括轴承端盖、上盖、转子、壳体、压缩弹簧、支撑架、弹性座、旋转轴、深沟球轴承、底座、转接头、压电叠堆、调整螺钉、形状记忆合金丝、摩擦块、橡胶摩擦垫、单向转动轴承、弹性挡圈、位移放大杆以及转动体,所述上盖、壳体、弹性座和底座按从上到下的顺序依次叠层设计,且在所述上盖的上表面和所述底座下表面的中心位置处装设有轴承端盖,所述轴承端盖通过螺钉A固定在所述上盖的上表面和所述底座的下表面上,所述上盖和底座中心位置处均开设有圆形通孔;
所述转子的下端设置有空腔,所述橡胶摩擦垫贴合所述空腔内壁设置;所述转子上端所述单向转动轴承和弹性挡圈固定在所述上盖的圆形通孔内;所述支撑架装设在所述空腔内,所述支撑架与所述转动体连接;且所述支撑架两端开设有第一槽体和第二槽体,所述第一槽体和所述第二槽体内均装设有一压缩弹簧和一摩擦块,所述压缩弹簧一端与所述第一槽体或所述第二槽体的内壁连接,另一端与所述摩擦块适配并连接在一起,所述形状记忆合金丝环绕所述第一槽体和第二槽体设置;
所述壳体上开设有一均匀方形通孔,所述转子装设在所述方形通孔中;所述转动体通过直角柔性铰链装设在所述弹性座的中心位置;所述位移放大杆装设在所述转动体的两侧,且所述位移放大杆两端通过弧形柔性铰链固定设置在所述弹性座上,用于放大所述压电叠堆的变形量;所述弹性座两端均开设有与所述调整螺钉适配的通孔,所述调整螺钉通过所述通孔与所述压电叠堆的一端固定连接,用于调整所述压电叠堆的预紧力;所述压电叠堆的另一端连接所述转接头,所述转接头与所述位移放大杆接触设置;
所述转动体中心位置开设有一传动通孔,且在所述转动体上开设有两个固定孔,两个所述固定孔关于所述传动通孔对称设置;且所述支撑架下端设置有与两个所述固定孔适配的突出杆,用于对所述支撑架进行固定和定位;所述旋转轴上端通过所述底座上开设的圆形通孔通过过盈配合连接所述转动体,下端通过所述深沟球轴承固定连接在所述底座上,且所述旋转轴下端末端处设置有所述弹性挡圈固定,所述旋转轴的外圈通过轴承端盖固定在底座的下端面处。
作为优选,所述压电叠堆包括第一压电叠堆和第二压电叠堆,所述第一压电堆叠与所述第二压电叠堆对称设置在所述转动体的两侧,且所述第一压电叠堆与所述第二压电叠堆均连接一三角波信号发生器;所述形状记忆合金丝连接半三角波信号发生器。
作为优选,所述第一槽体和所述第二槽体上开设有第一凹槽,所述摩擦块不与所述压缩弹簧连接的一端开设有第二凹槽,所述第一凹槽与所述第二凹槽的凹槽开口大小一致,所述形状记忆合金丝套与所述第一凹槽和所述第二凹槽适配设置。
作为优选,所述转子底端的设置的所述空腔的内壁上均匀分布设置有八个方形槽,所述橡胶摩擦垫外表面均匀分布设置有与八个所述方形槽适配的八个方形凸台,所述方形凸台镶嵌设置在所述方形槽内,用以增大所述转子与所述摩擦块之间的摩擦力,同时将所述橡胶摩擦垫紧固在所述空腔内壁上。
作为优选,所述上盖的下表面、所述弹性座的上表面和所述底座的上表面两端部位置处均开设有契合凸台,所述壳体的上、下表面以及所述弹性座的下表面两端部位置处均开设有与所述契合凸台视频的契合凹槽,所述契合凸台嵌入所述契合凹槽设置;且在所述上盖、壳体、弹性座和底座的四个角对应位置处均开设有螺纹通孔,所述上盖、壳体、弹性座和底座通过所述螺纹通孔由螺钉B固定在一起。
作为优选,所述摩擦块与所述橡胶摩擦垫紧密贴合设置,且所述摩擦块与所述橡胶摩擦垫接触的一端为圆弧结构。
另一方面,提供一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机的驱动方法,应用于上述的旋转微电机,所述驱动方法包括步骤:
S1:设定所述三角波信号发生器发送的三角波信号和所述半三角波信号发生器发送的半三角波信号的周期为T,并由所述三角波信号发生器给所述压电叠堆发送三角波信号,由所述半三角波信号发生器给所述形状记忆合金丝发送半三角波信号;
S2:在0~T/2的前半个时间周期内,逐渐增加所述三角波信号,使所述压电叠堆发生伸长变形,在伸长变形下所述压电叠堆通过所述转接头作用于所述位移放大杆,所述位移放大杆驱动所述转动体顺时针或逆时针旋转大小为θ的角度,并由所述转动体带动所述支撑架顺时针或逆时针旋转大小同为θ的角度;同时,逐渐增加所述半三角波信号,使所述形状记忆合金丝发生伸长变形,由所述压缩弹簧推动所述摩擦块与所述橡胶摩擦垫和转子接触驱动所述转子顺时针或逆时针旋转大小为θ的角度;
S3:在T/2~T的后半个时间周期内,减小所述三角波信号,使所述压电叠堆的伸长变形逐渐减小至零,使所述转动体和所述支撑架恢复到旋转前位置,并控制所述半三角波信号为零;
S4:重复步骤S2~S3,实现所述转子的连续转动。
作为优选,在0~T/2的前半个时间周期内所述支撑架和所述转动体的旋转方向与在T/2~T的后半个时间周期内所述支撑架和所述转动体的旋转方向相反。
本发明的压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机及其驱动方法,通过支撑架与转动体随压电叠堆伸长变形而产生沿一定角度的旋转运动,当形状记忆合金丝通电时,转子在摩擦块与橡胶摩擦垫和转子间摩擦力的作用下随支撑架和转动体旋转一定角度,而当压电叠堆电压减小时,形状记忆合金丝断电,支撑架和转动体恢复至原始状态,转子保持一定角度不变;在微电机工作时,摩擦块外侧的弧面结构以及转子内侧粘贴的橡胶摩擦垫起到了增大摩擦力的作用,使得该电机能够传递较大的转矩;与现有技术相比,本发明将压电驱动与形状记忆合金驱动相结合,使非接触旋转微电机具有较大的输出转矩,与弹性座之间通过柔性铰链固连的位移放大杆和转动体,使得压电叠堆的变形量被放大,在单个周期内转子能够转过更大角度,具有更加广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例中所述压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机的爆炸图示意;
图2为本发明实施例中所述压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机的立体图示意;
图3为本发明实施例中所述压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机的A-A剖视图示意;
图4为本发明实施例中所述压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机的B-B剖视图示意;
图5为本发明实施例中所述支撑架的结构组成图示意;
图6为本发明实施例中所述摩擦块的结构图示意;
图7为本发明实施例中所述橡胶摩擦垫的结构图示意;
图8为本发明实施例中所述压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机的驱动电压信号波形图。
标识说明:1-螺钉A、2-轴承端盖、3-上盖、4-转子、5-壳体、6-压缩弹簧、7-支撑架、8-弹性座、9-旋转轴、10-深沟球轴承、11-底座、12-转接头、13-压电叠堆、14-调整螺钉、15-形状记忆合金丝、16-摩擦块、17-橡胶摩擦垫、18-螺钉B、19-单向转动轴承、20-弹性挡圈、21-位移放大杆、22-转动体;
7-1:突出杆、7-2:第一槽体、7-3:第二槽体、7-4:第一凹槽、12-1:第一转接头、12-2:第二转接头、13-1:第一压电叠堆、13-2:第二压电叠堆、14-1:第一调整螺钉、14-2:第二调整螺钉、16-1:第二凹槽、16-2:柱体、17-1:凸台、18-1:第一螺钉B、18-2:第二螺钉B、18-3:第三螺钉B、18-4:第四螺钉B。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一
结合图1~图7,在本发明实施例中,提供了一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机,所述旋转微电机包括轴承端盖2、上盖3、转子4、壳体5、压缩弹簧6、支撑架7、弹性座8、旋转轴9、深沟球轴承10、底座11、转接头12、压电叠堆13、调整螺钉14、形状记忆合金丝15、摩擦块16、橡胶摩擦垫17、单向转动轴承19、弹性挡圈20、位移放大杆21以及转动体22,上盖3、壳体5、弹性座8和底座11按从上到下的顺序依次叠层设计,且在上盖3的上表面和底座11下表面的中心位置处装设有轴承端盖2,轴承端盖2通过螺钉A1固定在上盖3的上表面和底座11的下表面上;上盖3和底座11中心位置处均开设有圆形通孔;转子4的下端设置有空腔,橡胶摩擦垫17贴合空腔内壁设置;且转子4上端通过单向转动轴承19和弹性挡圈20固定在上盖3的圆形通孔内,其中,单向转动轴承19用以保证转子4始终保持同一方向选择;支撑架7装设在空腔内,支撑架7与转动体22连接;且支撑架7两端开设有第一槽体7-2和第二槽体7-3,第一槽体7-2和第二槽体7-3内均装设有一压缩弹簧6和一摩擦块16,压缩弹簧6一端与第一槽体7-2或第二槽体7-3的内壁连接,另一端与摩擦块16适配并连接在一起,形状记忆合金丝15环绕第一槽体7-2和第二槽体7-3设置;壳体5上开设有一均匀方形通孔,转子4装设在方形通孔中;转动体22通过直角柔性铰链装设在弹性座8的中心位置;位移放大杆21装设在转动体8的两侧,且位移放大杆21两端通过弧形柔性铰链固定设置在弹性座8上,用于放大压电叠堆13的变形量;弹性座8两端均开设有与调整螺钉14适配的通孔,调整螺钉14通过通孔与压电叠堆13的一端固定连接,用于调整压电叠堆13的预紧力;压电叠堆13的另一端连接转接头12,转接头12与位移放大杆21接触设置;转动体22中心位置开设有一传动通孔,且在转动体22上开设有两个固定孔,两个固定孔关于传动通孔对称设置;且支撑架7下端设置有与两个固定孔适配的突出杆7-1,用于对支撑架7进行固定和定位;旋转轴9上端通过底座11上开设的圆形通孔通过过盈配合连接转动体22,下端通过深沟球轴承10固定连接在底座11,且旋转轴9下端末端处设置有弹性挡圈20固定,旋转轴9的外圈通过轴承端盖2固定在底座11的下端面处。
对本发明的选择微电机进行进一步描述为:压电叠堆13包括第一压电叠堆13-1和第二压电叠堆13-2,第一压电叠堆13-1与第二压电叠堆13-2对称设置在转动体22的两侧,且第一压电叠堆13-1与第二压电叠堆13-2均连接一三角波信号发生器,三角波信号发生器用于产生周期性的三角波信号,并将周期性的三角波信号传递至第一压电叠堆13-1和第二压电叠堆13-2,使所述第一压电叠堆13-1和第二压电叠堆13-2发送周期性形变;形状记忆合金丝15连接半三角波信号发生器,半三角波信号发生器用于产生与三角波信号周期一致的半三角波信号,并将半三角波信号传递至形状记忆合金丝15中,控制所述形状记忆合金丝15发生对应的形变。
此外,在本发明实施例中,支撑架7上的第一槽体和所述第二槽体上均开设有第一凹槽7-4,摩擦块16不与压缩弹簧6连接的一端开设有第二凹槽16-1,第一凹槽7-4与第二凹槽16-1的凹槽开口大小一致,形状记忆合金丝15与第一凹槽7-4和第二凹槽16-1适配设置。
在本发明的具体实施例中,转子4底端的设置的空腔的内壁上均匀分布设置有八个方形槽,橡胶摩擦垫17外表面均匀分布设置有与八个方形槽适配的八个方形凸台17-1,方形凸台17-1镶嵌设置在方形槽内,用以将橡胶摩擦垫17紧固在空腔内壁上;且摩擦块16与橡胶摩擦垫17接触处为圆弧结构,这样,可保证摩擦块16与橡胶摩擦垫17的接触面紧密贴合且适配,从而使得摩擦块16与橡胶摩擦垫17之间产生的摩擦力足以带动转子4转动;同时保证摩擦块16与橡胶摩擦垫17的紧密贴合可以达到增大旋转微电机输出力矩的效果。
再次参阅图1,在本发明实施例中,上盖3的下表面、弹性座8的上表面和底座11的上表面两端部位置处均开设有契合凸台,壳体5的上、下表面以及弹性座8的下表面两端部位置处均开设有与契合凸台适配的契合凹槽,当所述上盖3、壳体5、弹性座8和底座11组装在一起时,通过将所述契合凸台嵌入所述契合凹槽,使得上盖3、壳体5、弹性座8和底座11之间可以稳固在一起;且在上盖3、壳体5、弹性座8和底座11的四个角对应位置处均开设有四个螺纹通孔,上盖3、壳体5、弹性座8和底座11通过四个螺纹通孔由螺钉B18固定在一起,每个螺纹孔包括一螺钉B,即包括第一螺钉B18-1,第二螺钉B18-2,第三螺钉B18-3和第四螺钉B18-4,以此保证旋转微电机不会产生散架的情况。
本发明提供的压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机,由压电叠堆13的变形通过位移放大杆21放大后,作用至转动体22,使转动体22旋转一定角度,再由转动体22带动与转动体22相连的支撑架7按照相同方向转动相同角度;同时,在形状记忆合金丝15的变形下,压缩弹簧6推动摩擦块16运动,使摩擦块16与转子4和橡胶摩擦垫17接触产生摩擦力,在摩擦力的作用下驱动转子4按相同方向转动相同的角度大小,以此实现微电机的旋转控制操作。
实施例二
基于上述的压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机,本发明还提出一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机的驱动方法,用于驱动上述的旋转微电机,所述驱动方法具体过程为:
首先,设定三角波信号发生器发送的三角波信号和半三角波信号发生器发送的半三角波信号的周期为T,具体可结合图8,图示为三角波信号和半三角波信号的波形图;随后由三角波信号发生器给压电叠堆13发送三角波信号,在三角波信号的作用下,压电叠堆13将随着三角波信号的幅值变化发送不同大小的形变,其中,0~T/2的前半个时间周期内,三角波信号的幅值由零增加至U1时,压电叠堆13的形变量逐渐增加,且在T/2时刻,形变量最大;此时,在压电叠堆13的形变作用下,通过位移放大杆21将压电叠堆13的形变放大,并作用至转动体22上,使转动体22在位移放大杆21的作用下发生旋转大小为θ的角度,此时,转动体22将带动支撑架7转动同等θ大小的角度;T/2~T的后半个时间周期内,三角波信号的幅值由U1逐渐减少至零时,压电叠堆13的形变量逐渐减小,且在T时刻无形变量,而由于压电叠堆13形变量的逐渐减小,使得位移放大杆21对转动体22的作用越来越小,此时,转动体22和支撑架7将缓慢恢复到初始位置;同时,由于半三角波信号发生器给形状记忆合金丝15发送半三角波信号,在0~T/2的前半个时间周期内,形状记忆合金丝15的形变量随着半三角波信号幅值由零增加至U2逐渐增大,并在T/2时刻形变量达到最大,在这个时间段内,由于形状记忆合金丝15不在压紧压缩弹簧6,此时,压缩弹簧6将推动摩擦块16向转子4下端的空腔内壁移动,即与橡胶摩擦垫17接触产生摩擦力,这样,在支撑架7旋转大小为θ的角度时,转子4将在摩擦力的作用下旋转同方向旋转同等大小的角度;在T/2~T的后半个时间周期内,由于半三角波信号幅值为零,此时,形状记忆合金丝15保持原状,不发生形变,将压紧摩擦块16,使得摩擦块16在压缩弹簧6弹力下不发生位置移动,此时,无摩擦力作用在转子4上,因此转子4将维持在旋转θ角度的位置处,从而实现对转子4θ角度大小的旋转操作控制;最后,由三角波信号发生器持续向压电叠堆13发送三角波信号,由半三角波信号发生器持续向形状记忆合金丝15发送半三角波信号,实现对转子4的持续旋转操作,即实现对电机的持续控制,使电机做持续旋转运作。
优选的,在本发明实施例中,为了保持在支撑架7旋转时,摩擦块16可与转子4和橡胶摩擦垫17接触产生摩擦力,在周期时间T内,三角波信号发生器与半三角波信号发生器的起始时间与结束时间一致。
而在具体操作过程中,在0~T/2的前半个时间周期内转动体22和支撑架7的旋转方向与在T/2~T的后半个时间周期内转动体22和支撑架7的旋转方向相反,具体如何选择可根据实际情况进行选择,本发明并不对此进行限制和固定;而由于单向转动轴承19可用于控制转子4的转动方向,所以可以根据单向转动轴承19的选择来确定在0~T/2和T/2~T内转动体22和支撑架7的旋转方向。
本发明的压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机及其驱动方法,通过支撑架与转动体随压电叠堆伸长变形而产生沿一定角度的旋转运动,当形状记忆合金丝通电时,转子在摩擦块与橡胶摩擦垫和转子间摩擦力的作用下随支撑架和转动体旋转一定角度,而当压电叠堆电压减小时,形状记忆合金丝断电,支撑架和转动体恢复至原始状态,转子保持一定角度不变;在微电机工作时,摩擦块外侧的弧面结构以及转子内侧粘贴的橡胶摩擦垫起到了增大摩擦力的作用,使得该电机能够传递较大的转矩;与现有技术相比,本发明将压电驱动与形状记忆合金驱动相结合,使非接触旋转微电机具有较大的输出转矩,与弹性座之间通过柔性铰链固连的位移放大杆和转动体,使得压电叠堆的变形量被放大,在单个周期内转子能够转过更大角度,具有更加广阔的应用前景。
以上仅为本发明的较佳实施例,但并不限制本发明的专利范围,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来而言,其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构,直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理在本发明专利保护范围之内。
Claims (8)
1.一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机,其特征在于,所述旋转微电机包括轴承端盖、上盖、转子、壳体、压缩弹簧、支撑架、弹性座、旋转轴、深沟球轴承、底座、转接头、压电叠堆、调整螺钉、形状记忆合金丝、摩擦块、橡胶摩擦垫、单向转动轴承、弹性挡圈、位移放大杆以及转动体,所述上盖、壳体、弹性座和底座按从上到下的顺序依次叠层设计,且在所述上盖的上表面和所述底座下表面的中心位置处装设有轴承端盖,所述轴承端盖通过螺钉A 固定在所述上盖的上表面和所述底座的下表面上,所述上盖和底座中心位置处均开设有圆形通孔;
所述转子的下端设置有空腔,所述橡胶摩擦垫贴合所述空腔内壁设置;所述转子上端所述单向转动轴承和弹性挡圈固定在所述上盖的圆形通孔内;所述支撑架装设在所述空腔内,所述支撑架与所述转动体连接;且所述支撑架两端开设有第一槽体和第二槽体,所述第一槽体和所述第二槽体内均装设有一压缩弹簧和一摩擦块,所述压缩弹簧一端与所述第一槽体或所述第二槽体的内壁连接,另一端与所述摩擦块适配并连接在一起,所述形状记忆合金丝环绕所述第一槽体和第二槽体设置;
所述壳体上开设有一均匀方形通孔,所述转子装设在所述方形通孔中;所述转动体通过直角柔性铰链装设在所述弹性座的中心位置;所述位移放大杆装设在所述转动体的两侧,且所述位移放大杆两端通过弧形柔性铰链固定设置在所述弹性座上,用于放大所述压电叠堆的变形量;所述弹性座两端均开设有与所述调整螺钉适配的通孔,所述调整螺钉通过所述通孔与所述压电叠堆的一端固定连接,用于调整所述压电叠堆的预紧力;所述压电叠堆的另一端连接所述转接头,所述转接头与所述位移放大杆接触设置;
所述转动体中心位置开设有一传动通孔,且在所述转动体上开设有两个固定孔,两个所述固定孔关于所述传动通孔对称设置;且所述支撑架下端设置有与两个所述固定孔适配的突出杆,用于对所述支撑架进行固定和定位;所述旋转轴上端通过所述底座上开设的圆形通孔通过过盈配合连接所述转动体,下端通过所述深沟球轴承固定连接在所述底座上,且所述旋转轴下端末端处设置有所述弹性挡圈固定,所述旋转轴的外圈通过轴承端盖固定在底座的下端面处。
2.根据权利要求1 所述的一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机,其特征在于,所述压电叠堆包括第一压电叠堆和第二压电叠堆,所述第一压电堆叠与所述第二压电叠堆对称设置在所述转动体的两侧,且所述第一压电叠堆与所述第二压电叠堆均连接一三角波信号发生器;所述形状记忆合金丝连接半三角波信号发生器。
3.根据权利要求1 所述的一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机,其特征在于,所述第一槽体和所述第二槽体上开设有第一凹槽,所述摩擦块不与所述压缩弹簧连接的一端开设有第二凹槽,所述第一凹槽与所述第二凹槽的凹槽开口大小一致,所述形状记忆合金丝套与所述第一凹槽和所述第二凹槽适配设置。
4.根据权利要求1 所述的一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机,其特征在于,所述转子底端的设置的所述空腔的内壁上均匀分布设置有八个方形槽,所述橡胶摩擦垫外表面均匀分布设置有与八个所述方形槽适配的八个方形凸台,所述方形凸台镶嵌设置在所述方形槽内,用以增大所述转子与所述摩擦块之间的摩擦力,同时将所述橡胶摩擦垫紧固在所述空腔内壁上。
5.根据权利要求1 所述的一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机,其特征在于,所述上盖的下表面、所述弹性座的上表面和所述底座的上表面两端部位置处均开设有契合凸台,所述壳体的上、下表面以及所述弹性座的下表面两端部位置处均开设有与所述契合凸台视频的契合凹槽,所述契合凸台嵌入所述契合凹槽设置;且在所述上盖、壳体、弹性座和底座的四个角对应位置处均开设有螺纹通孔,所述上盖、壳体、弹性座和底座通过所述螺纹通孔由螺钉B 固定在一起。
6.根据权利要求1 所述的一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机,其特征在于,所述摩擦块与所述橡胶摩擦垫紧密贴合设置,且所述摩擦块与所述橡胶摩擦垫接触的一端为圆弧结构。
7.一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机的驱动方法,应用于权利要求2所述的旋转微电机,其特征在于,所述驱动方法包括步骤:
S1:设定所述三角波信号发生器发送的三角波信号和所述半三角波信号发生器发送的半三角波信号的周期均为T,并由所述三角波信号发生器给所述压电叠堆发送三角波信号,由所述半三角波信号发生器给所述形状记忆合金丝发送半三角波信号;
S2:在0~T/2 的前半个时间周期内,逐渐增加所述三角波信号,使所述压电叠堆发生伸长变形,在伸长变形下所述压电叠堆通过所述转接头作用于所述位移放大杆,所述位移放大杆驱动所述转动体顺时针或逆时针旋转大小为θ 的角度,并由所述转动体带动所述支撑架顺时针或逆时针旋转大小同为θ 的角度;同时,逐渐增加所述半三角波信号,使所述形状记忆合金丝发生伸长变形,由所述压缩弹簧推动所述摩擦块与所述橡胶摩擦垫和转子接触驱动所述转子顺时针或逆时针旋转大小为θ 的角度;
S3:在T/2~T 的后半个时间周期内,减小所述三角波信号,使所述压电叠堆的伸长变形逐渐减小至零,使所述转动体和所述支撑架恢复到旋转前位置,并控制所述半三角波信号为零;
S4:重复步骤S2~S3,实现所述转子的连续转动。
8.根据权利要求7 所述的一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机的驱动方法,其特征在于,在0~T/2 的前半个时间周期内所述支撑架和所述转动体的旋转方向与在T/2~T的后半个时间周期内所述支撑架和所述转动体的旋转方向相反。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810938961.5A CN108964514B (zh) | 2018-08-17 | 2018-08-17 | 一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机及其驱动方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810938961.5A CN108964514B (zh) | 2018-08-17 | 2018-08-17 | 一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机及其驱动方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108964514A CN108964514A (zh) | 2018-12-07 |
CN108964514B true CN108964514B (zh) | 2019-09-10 |
Family
ID=64469579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810938961.5A Active CN108964514B (zh) | 2018-08-17 | 2018-08-17 | 一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机及其驱动方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108964514B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111181436B (zh) * | 2020-01-13 | 2022-11-25 | 吉林大学 | 二次激励摩擦压电旋转驱动器 |
EP3936073B1 (en) | 2020-07-10 | 2023-05-31 | Robeaute | Rotary micromotor |
CN113014139B (zh) * | 2021-03-23 | 2022-04-05 | 江苏科技大学 | 一种基于多级柔性放大的压电微电机及其驱动方法 |
CN113162465B (zh) * | 2021-04-22 | 2022-05-17 | 燕山大学 | 压电堆驱动步进式旋转电机 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20100039158A (ko) * | 2008-10-07 | 2010-04-15 | 삼성전자주식회사 | 초음파 모터 및 그것을 구비한 이송장치 |
CN103905704A (zh) * | 2014-04-10 | 2014-07-02 | 惠州友华微电子科技有限公司 | 一种电子设备、摄像头及光学图像稳定驱动装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101636909B1 (ko) * | 2009-02-03 | 2016-07-06 | 삼성전자주식회사 | 압전 초음파 모터 및 이의 제조방법 |
-
2018
- 2018-08-17 CN CN201810938961.5A patent/CN108964514B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20100039158A (ko) * | 2008-10-07 | 2010-04-15 | 삼성전자주식회사 | 초음파 모터 및 그것을 구비한 이송장치 |
CN103905704A (zh) * | 2014-04-10 | 2014-07-02 | 惠州友华微电子科技有限公司 | 一种电子设备、摄像头及光学图像稳定驱动装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
"RAINBOW压电陶瓷与形状记忆合金的集成";沈星,刘永刚,裘进浩;《金属热处理》;20061231;第31卷(第8期);第15-17页 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108964514A (zh) | 2018-12-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108964514B (zh) | 一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机及其驱动方法 | |
CN100503174C (zh) | 螺钉旋动装置及螺钉 | |
US5068565A (en) | Motor conversion mechanism utilizing elastic action | |
CN110460264B (zh) | 基于四足耦合运动方式提升性能的压电驱动器与控制方法 | |
CN104070530A (zh) | 机器人手以及机器人 | |
GB2349738A (en) | Rotary ultrasonic motors | |
CN101267171A (zh) | 电磁调压式多自由度球形超声波电机 | |
CN210431263U (zh) | 一种新型压电旋转精密驱动平台 | |
WO2004024403A1 (ja) | グリッパー | |
CN110752771A (zh) | 一种基于寄生惯性原理的新型高效压电旋转精密驱动平台 | |
CN110995058A (zh) | 一种基于寄生惯性原理的新型压电旋转精密驱动平台 | |
CN103181071B (zh) | 压电马达 | |
CN109889086B (zh) | 一种三自由度压电驱动微纳操控机械臂及其激励方法 | |
CN110855181B (zh) | 一种基于非对称三角形铰链机构的旋转式压电驱动装置 | |
CN103078554B (zh) | 压电电机定转子间压紧力的调节方法及其调节装置 | |
CN109004859B (zh) | 基于纵振的辐条式转子超声电机及其工作方式 | |
CN110912448B (zh) | 一种基于非对称三角形柔性铰链机构的压电驱动平台 | |
CN204119004U (zh) | 基于形状记忆合金的步进电机 | |
CN104953786A (zh) | 基于铰链四杆机构的超磁致伸缩步进电机 | |
CN207994952U (zh) | 一种基于磁流变弹性体预压力调整的超声电机 | |
CN110429859A (zh) | 一种可控驱动力的四通道压电舵机 | |
JPH10109284A (ja) | マイクロマニピュレータとその駆動方法 | |
CN207559878U (zh) | 致动装置 | |
CN100553103C (zh) | 一种压电电机 | |
CN113014139B (zh) | 一种基于多级柔性放大的压电微电机及其驱动方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |