CN207039485U

CN207039485U - 一种单ω形压电直线驱动器

Info

Publication number: CN207039485U
Application number: CN201720703852.6U
Authority: CN
Inventors: 梁天唯; 董景石; 朱泽润; 谢朋书; 韩鸿翔; 牟尧佳; 徐智; 刘思含; 赵宏伟
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2017-06-16
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2018-02-23
Anticipated expiration: 2027-06-16

Abstract

本实用新型公开了一种单Ω形压电直线驱动器，属于精密压电驱动领域。包括基座(1)、Ω形定子(2)、动子(3)，其中Ω形定子(2)固定安装在基座(1)上，Ω形定子(2)与动子(3)弹性接触；所述的Ω形定子(2)包括刚性固定座(2‑1)、Ω形振子(2‑2)、弹性曲梁(2‑3)，将Ω形振子(2‑2)和弹性曲梁(2‑3)固定到刚性固定座(2‑1)上；所述的Ω形振子(2‑2)包括Ω形弹性基板(2‑2‑1)、压电双晶片1(2‑2‑2)、压电双晶片2(2‑2‑3)、弧形驱动足(2‑2‑4)；给Ω形振子(2‑2)施加驱动电信号，使弧形驱动足(2‑2‑4)产生x向往复运动形变，使弹性曲梁(2‑3)产生弯曲变形，改变正压力以改变摩擦力，定子(2)驱动动子(3)向x向运动。本实用新型优点有结构简单紧凑，行程大，精度高，负载大，预紧力可调，可用于微纳加工、航天航空、精密光学等领域。

Description

一种单Ω形压电直线驱动器

技术领域

本实用新型公开了一种单Ω形压电直线驱动器，属于精密压电驱动领域。

背景技术

近年来，随着机械的发展，现有的驱动装置已经不能满足人们的需求。各种机械设备趋向于微型化，急需超精密微型驱动机构。由于压电陶瓷具有微纳米级精度的稳定输出位移线性好、控制方便、分辨率高等优点。以压电陶瓷为核心的小型驱动器正逐步得到应用。现在市面上大部分压电驱动机构，都有结构复杂，行程小，精度低，负载小等缺点。Ω形压电直线驱动器是一种利用压电双晶片的逆压电效应，通过摩擦耦合带动动子的侧向位移的微型压电驱动器，由于其紧凑的尺寸，低噪声，快速和精确的响应以及较低的功率消耗而具有许多应用。

发明内容

为了实现大行程，高精度，大负载的结合，本实用新型公开了一种单Ω形压电直一种单Ω形压电直线驱动器，本实用新型所采用的技术方案是：

一种单Ω形压电直线驱动器，包括基座、Ω形定子、动子、预紧螺钉，其中Ω形定子固定安装在基座上，Ω形定子与动子弹性接触；所述的Ω形定子包括刚性固定座、Ω形振子、弹性曲梁，将Ω形振子和弹性曲梁固定到刚性固定座上；所述的刚性固定座包括预紧铰链，曲梁固定块；上所述的Ω形振子包括Ω形弹性基板、压电双晶片1、压电双晶片2、弧形驱动足，弧形驱动足和动子的非接触面与弹性曲梁上端刚性连接，弹性曲梁下端与刚性固定座中的曲梁固定块连接；所述的压电双晶片1和压电双晶片2对称粘结在Ω形弹性基板两侧；对所述的Ω形振子的压电双晶片1和压电双晶片2施加的驱动电信号为两个相差半个周期的正弦波电信号；所述的压电双晶片1向上弯曲形变，压电双晶片2向下弯曲形变使弧形驱动足产生x向运动形变；压电双晶片1向下弯曲形变，压电双晶片2向上弯曲形变使弧形驱动足产生负x向运动形变。在0到T/4阶段，弧形驱动足向x向形变，使弹性曲梁变为“s”形，给予弧形驱动足正压力变大，增大弧形驱动足的摩擦驱动力；在T/4到T/2阶段，弧形驱动足逐渐回到初始位置，弹性曲梁也回到初始位置，向上的正压力逐渐减少；在T/2到3T/4阶段，弧形驱动足向负x向形变，使弹性曲梁呈月牙形，给予弧形驱动足正压力变小，减少了弧形驱动足的摩擦阻力，在3T/4到T阶段，弧形驱动足逐渐回到初始位置，弹性曲梁也回到初始位置，向上的正压力逐渐增加；定子驱动动子向x向运动，通过刚性固定座底部设置的预紧螺钉来改变弹性曲梁的形状可以改变弧形驱动足对动子的预紧力。

本实用新型的有益效果在于：

装置结构简单紧凑、行程大、精度高、负载方向与驱动力垂直，负载大。

附图说明

图1为本实用新型的单Ω形压电直线驱动器的结构示意图；

图2为本实用新型的Ω形定子的结构示意图；

图3为本实用新型的Ω形定子的主视图；

图4为本实用新型的驱动原理图；

图5为本实用新型的驱动电信号波形示意图。

其中：1-基座；2-Ω形定子；3-动子；2-1-刚性固定座；2-1-1-预紧铰链；2-1-2-曲梁固定块；2-2-Ω形振子；2-3-弹性曲梁；2-4-预紧螺钉；2-2-1Ω形弹性基板；2-2-2-压电双晶片1；2-2-3-压电双晶片2；2-2-4-弧形驱动足。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

参照图1-图5，所述的一种单Ω形压电直线驱动器，其特征在于：包括基座(1)、Ω形定子(2)、动子(3)、预紧螺钉(2-4)，其中Ω形定子(2)固定安装在基座(1)上，Ω形定子(2)与动子(3)弹性接触；所述的Ω形定子(2)包括刚性固定座(2-1)、Ω形振子(2-2)、弹性曲梁(2-3)，将Ω形振子(2-2)和弹性曲梁(2-3)固定到刚性固定座(2-1)上；所述的Ω形振子(2-2)包括Ω形弹性基板(2-2-1)、压电双晶片1(2-2-2)、压电双晶片2(2-2-3)、弧形驱动足(2-2-4)，弧形驱动足(2-2-4)和动子(3)的非接触面与弹性曲梁(2-3)上端刚性连接，弹性曲梁(2-3)下端与刚性固定座(2-1)刚性连接,刚性固定座(2-1)底部的预紧螺钉(2-4)可以改变弹性曲梁(2-3)的预紧力；所述的压电双晶片1(2-2-2)和压电双晶片2(2-2-3)对称粘结在Ω形弹性基板(2-2-1)两侧；给压电双晶片1(2-2-2)和压电双晶片2(2-2-3)施加两个相差半个周期的正弦波电信号，使弧形驱动足(2-2-4)产生x向往复运动形变，在0到T/4阶段，弧形驱动足(2-2-4)向x向形变，使弹性曲梁(2-3)变为“s”形，给予弧形驱动足(2-2-4)正压力变大，增大弧形驱动足(2-2-4)的摩擦驱动力；在T/4到T/2阶段，弧形驱动足(2-2-4)逐渐回到初始位置，弹性曲梁(2-3)也回到初始位置，向上的正压力逐渐减少；在T/2到3T/4阶段，弧形驱动足(2-2-4)向负x向形变，使弹性曲梁(2-3)曲率变成弧形，给予弧形驱动足(2-2-4)正压力变小，减少了弧形驱动足(2-2-4)的摩擦阻力，在3T/4到T阶段，弧形驱动足(2-2-4)逐渐回到初始位置，弹性曲梁(2-3)也回到初始位置，，向上的正压力逐渐增加；定子(2)驱动动子(3)向x向运动，通过刚性固定座(2-1)底部设置的预紧螺钉(2-1-1)来改变弹性曲梁(2-3)的形状可以改变弧形驱动足(2-2-4)对动子(3)的预紧力。

Claims

1.一种单Ω形压电直线驱动器，其特征在于：包括基座(1)、Ω形定子(2)、动子(3)，其中Ω形定子(2)固定安装在基座(1)上，Ω形定子(2)与动子(3)弹性接触；所述的Ω形定子(2)包括刚性固定座(2-1)、Ω形振子(2-2)、弹性曲梁(2-3)、预紧螺钉(2-4)，将Ω形振子(2-2)和弹性曲梁(2-3)固定到刚性固定座(2-1)上；给Ω形定子(2)施加驱动电信号，使Ω形定子(2)和动子(3)的接触点产生x向往复运动，带动弹性曲梁(2-3)产生形变，改变Ω形定子(2)和动子(3)间的正压力；Ω形定子(2)和动子(3)的接触点向x向运动，弹性曲梁(2-3)变为“s”形，增大Ω形定子(2)和动子(3)正压力，增大摩擦驱动力，驱动动子(3)x向运动；Ω形定子(2)和动子(3)的接触点向-x向形变，弹性曲梁(2-3)变成月牙形，Ω形定子(2)和动子(3)间正压力变小，减少了摩擦阻力，减小动子回退现象。

2.根据权利要求1所述的一种单Ω形压电直线驱动器，其特征在于：所述的刚性固定座(2-1)包括预紧铰链(2-1-1)，曲梁固定块(2-1-2)；所述的Ω形振子(2-2)包括Ω形弹性基板(2-2-1)、压电双晶片1(2-2-2)、压电双晶片2(2-2-3)、弧形驱动足(2-2-4)；弹性曲梁(2-3)分别与曲梁固定块(2-1-2)和弧形驱动足(2-2-4)刚性连接，通过调节预紧螺钉(2-4)改变弹性曲梁(2-3)的曲率，从而改变Ω形定子(2)和动子(3)间的正压力，使摩擦力发生变化；所述的压电双晶片1(2-2-2)和压电双晶片2(2-2-3)对称粘结在Ω形弹性基板(2-2-1)两侧。

3.根据权利要求1所述的一种单Ω形压电直线驱动器，其特征在于：对所述的Ω形振子(2-2)的压电双晶片1(2-2-2)和压电双晶片2(2-2-3)施加的驱动电信号为两个相差半个周期的正弦波电信号；所述的压电双晶片1(2-2-2)向上弯曲形变，压电双晶片2(2-2-3)向下弯曲形变使弧形驱动足(2-2-4)产生x向运动形变，从而使Ω形定子(2)产生x向运动形变；所述的压电双晶片1(2-2-2)向下弯曲形变，压电双晶片2(2-2-3)向上弯曲形变使弧形驱动足(2-2-4)产生负x向运动形变，从而使Ω形定子(2)产生-x向运动形变。