CN207968350U - 一种双驱动足型直线压电电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种双驱动足型直线压电电机，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；定子包括用于驱动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；定子还包括框体部，框体部具有用于安装第一驱动足和第二驱动足的安装空间；第一驱动足具有第一驱动侧，第一驱动侧与框体部之间设置有第一压电叠层；第二驱动足的第二驱动侧与框体部之间设置有第二压电叠层；第一驱动足的第一端设置有第三压电叠层；第二驱动足的第二端设置有第四压电叠层；安装座具有固定安装在底座上的第一板簧。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

技术领域

本实用新型涉及压电电机领域，具体而言，涉及一种双驱动足型直线压电电机。

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。

实用新型内容

本实用新型提供了一种双驱动足型直线压电电机，旨在解决现有技术中双驱动足型直线压电电机存在的上述问题。

本实用新型是这样实现的：

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；

所述第一驱动足具有远离所述动子的第一端，所述第一端设置有第三压电叠层，所述第三压电叠层驱动所述第一驱动足靠近或远离所述动子；所述第二驱动足具有远离所述动子的第二端，所述第二端设置有第四压电叠层；所述第四压电叠层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，所述第三压电叠层远离所述第一驱动足的一端与所述第一板簧连接，所述第四压电叠层远离所述第二驱动足的一端与所述第一板簧连接。

在本实用新型的一种实施例中，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。

在本实用新型的一种实施例中，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。

在本实用新型的一种实施例中，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。

在本实用新型的一种实施例中，所述第一板簧设置在所述框体部远离所述动子的一侧，所述第三压电叠层一端与所述第一框连接，另一端与所述第一板簧连接，所述第四压电叠层一端与所述第二框连接，另一端与所述第一板簧连接。

在本实用新型的一种实施例中，所述第一框与所述第一板簧之间还设置有第三弹性预紧件，所述第二框与所述第一板簧之间还设置有第四弹性预紧件。

在本实用新型的一种实施例中，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。

在本实用新型的一种实施例中，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。

在本实用新型的一种实施例中，所述第三压电叠层与所述第一板簧之间设置有第三导向件，所述第四压电叠层与所述第一板簧之间设置有第四导向件。

在本实用新型的一种实施例中，所述第一板簧具有环架，所述环架中空形成簧片容置空间，所述簧片容置空间内设置有第一簧片部和第二簧片部，所述第一簧片部设置有多个簧片，所述第二簧片部设置有多个簧片，所述簧片与所述环架在同一平面内，所述第三压电叠层与所述第一簧片部连接，所述第四压电叠层与所述第二簧片部连接。

本实用新型的有益效果是：通过本实用新型提供的双驱动足型直线压电电机，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。由于该电机在0～1kHz频率范围内具有明显不同的差动摩擦特性，所以当驱动频率从低频到高频变化时，该类电机的定位精度也从纳米级向微米级渐变，这有望部分代替结构复杂的宏微结合的定位平台。因此，本实用新型具有非共振、宽频域的特点，能够在较宽频域范围内分别容易实现纳米级和微米级的位移分辨率，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实用新型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实用新型的某些实施例，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是本实用新型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是本实用新型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是本实用新型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是本实用新型实施例提供的第一板簧的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的安装座的第一视角的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的安装座的第二视角的结构示意图；

图7是本实用新型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是本实用新型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是本实用新型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10是本实用新型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-第三压电叠层；313-第三弹性预紧件；315-第三导向件；331-第四压电叠层；333-第四弹性预紧件；335-第四导向件；351-第一固定板；353-第二固定板；400-第一板簧；410-环架；430-簧片；500-第二板簧。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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，即第二驱动足130设置在第一驱动足110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的一端设置有第三压电叠层311，第三压电叠层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。但是第三压电叠层311如果要驱动第一框210运动，必须相对固定第三压电叠层311远离第一框210的一端。

请参阅图1和图4，在本实施例中，通过第一板簧400相对固定第三压电叠层311远离第一框210的一端。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用于固定第三压电叠层311。

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430容置空间，簧片430容置空间内设置有第一簧片430部和第二簧片430部。

在本实施例中，第一簧片430部具有两个簧片430，两个簧片430与第三压电叠层311连接。

簧片430与环架410在同一平面内，且该平面与滑动方向平行，与第三压电叠层311的运动方向垂直。使得簧片430可以阻止第一框210在滑动方向上移动，但是在平行于第三压电叠层311的方向上的具有较大的柔性自由度。

第二簧片430部具有两个簧片430，两个簧片430与第四压电叠层331连接。

簧片430与第四压电叠层331的运动方向垂直。使得簧片430可以阻止第二框230在滑动方向上移动，但是在平行于第四压电叠层331的方向上的具有较大的柔性自由度。

为了方便压电叠层与簧片430的连接，同时也是为了提高压电叠层的稳定性。在第三压电叠层311与第一板簧400之间设置有第一固定板351，第一固定板351远离第三压电叠层311的一端与簧片430固定连接，而第一固定板351靠近第三压电叠层311的一端与第三压电叠层311固定。同时在第一框210与第一固定板351之间还设置有第三弹性预紧件313，在本实施例中第三弹性预紧件313为预紧弹簧第三弹性预紧件313的两端分别连接第一框210和第一固定板351。

同第一框210内的第一压电叠层113边设置了第一导向件115一样，在第三压电叠层311靠近第一固定板351的一侧也设置了第三导向件315。在本实施例中，第三导向件315与第一导向件115的结构相同。

在第四压电叠层331与第一板簧400之间设置有第二固定板353，第二固定板353远离第四压电叠层331的一端与簧片430固定连接，而第二固定板353靠近第四压电叠层331的一端与第四压电叠层331固定。同时在第二框230与第二固定板353之间还设置有第四弹性预紧件333，在本实施例中第四弹性预紧件333为预紧弹簧第四弹性预紧件333的两端分别连接第二框230和第二固定板353。

在第四压电叠层331靠近第二固定板353的一侧设置了第四导向件335。在本实施例中，第四导向件335与第三导向件315的结构相同。

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。

根据上述的双驱动足直线压电电机，可以实现如下几种驱动方式，各驱动方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为第三压电叠层311的施加激励电压；c为第四压电叠层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。

每一种驱动方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，第三压电叠层311的激励信号为a，此时的激励电压为正，第三压电叠层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；第四压电叠层331的激励信号为c，此时的激励电压为零，第四压电叠层331迅速收缩，此时第二驱动足130横向振动块和动子030之间的正压力最小；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运动；由于第一驱动足110横向振动块与动子030间的正压力大于第二驱动足130横向振动块与动子030间的正压力，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，第三压电叠层311的激励电压为零，第三压电叠层311迅速收缩，此时第一驱动足110横向振动块和动子030之间的正压力最小；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运动；第四压电叠层331激励电压为正，第四压电叠层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；由于第一驱动足110横向振动块与动子030间的正压力小于第二驱动足130横向振动块与动子030间的正压力，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，第三压电叠层311的激励信号为a，此时的激励电压为正，第三压电叠层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；第四压电叠层331的激励信号为c，此时的激励电压为零，第四压电叠层331迅速收缩，此时第二驱动足130的第二驱动头131和动子030之间的正压力最小；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；由于第一驱动足110的第一驱动头111与动子030间的正压力大于第二驱动足130的第二驱动头131与动子030间的正压力，故动子030向反滑动方向运动。

第二步，第二驱动足130驱动阶段，第三压电叠层311的激励电压为零，第三压电叠层311迅速收缩，此时第一驱动足110的第一驱动头111和动子030之间的正压力最小；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；第四压电叠层331激励电压为正，第四压电叠层331迅速伸长，此时定子0102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向反滑动方向运动势；由于第一驱动足110的第一驱动头111与动子030间的正压力小于第二驱动足130的第二驱动头131与动子030间的正压力，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，第三压电叠层311的激励信号为a，此时的激励电压为正，第三压电叠层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；第四压电叠层331的激励信号为c，此时的激励电压为零，第四压电叠层331迅速收缩，此时第二驱动足130的第二驱动头131和动子030之间的正压力最小；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；两个驱动头与动子030间均存在摩擦力，故共同推动动子030向正滑动方向X运动。

第二步，第二驱动足130驱动阶段，第三压电叠层311的激励电压为零，第三压电叠层311迅速收缩，此时第一驱动足110的第一驱动头111和动子030之间的正压力最小；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；第四压电叠层331激励电压为正，第四压电叠层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；两个驱动头与动子030间均存在摩擦力，故共同推动动子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，第三压电叠层311的激励信号为a，此时的激励电压为正，第三压电叠层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；第四压电叠层331的激励信号为c，此时的激励电压为零，第四压电叠层331迅速收缩，此时第二驱动足130的第二驱动头131和动子030之间的正压力最小；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；两个驱动头与动子030间均存在摩擦力，故共同推动动子030向反滑动方向运动。

第二步，第二驱动足130驱动阶段，第三压电叠层311的激励电压为零，第三压电叠层311迅速收缩，此时第一驱动足110的第一驱动头111和动子030之间的正压力最小；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；第四压电叠层331激励电压为正，第四压电叠层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；两个驱动头与动子030间均存在摩擦力，故共同推动动子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。

通过本实用新型提供的双驱动足型直线压电电机001，用两组对称周期信号和两组方波信号分别激励平行动子030导轨布置的压电叠层和垂直于动子030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。由于该电机在0～1kHz频率范围内具有明显不同的差动摩擦特性，所以当驱动频率从低频到高频变化时，该类电机的定位精度也从纳米级向微米级渐变，这有望部分代替结构复杂的宏微结合的定位平台。因此，本实用新型具有非共振、宽频域的特点，能够在较宽频域范围内分别容易实现纳米级和微米级的位移分辨率，同时兼具制作成本低、寿命长和断电自锁的优点。

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

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；

所述第一驱动足具有远离所述动子的第一端，所述第一端设置有第三压电叠层，所述第三压电叠层驱动所述第一驱动足靠近或远离所述动子；所述第二驱动足具有远离所述动子的第二端，所述第二端设置有第四压电叠层；所述第四压电叠层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，所述第三压电叠层远离所述第一驱动足的一端与所述第一板簧连接，所述第四压电叠层远离所述第二驱动足的一端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，所述第一板簧设置在所述框体部远离所述动子的一侧，所述第三压电叠层一端与所述第一框连接，另一端与所述第一板簧连接，所述第四压电叠层一端与所述第二框连接，另一端与所述第一板簧连接。

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，所述第一框与所述第一板簧之间还设置有第三弹性预紧件，所述第二框与所述第一板簧之间还设置有第四弹性预紧件。

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.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，所述第三压电叠层与所述第一板簧之间设置有第三导向件，所述第四压电叠层与所述第一板簧之间设置有第四导向件。

10.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，所述第一板簧具有环架，所述环架中空形成簧片容置空间，所述簧片容置空间内设置有第一簧片部和第二簧片部，所述第一簧片部设置有多个簧片，所述第二簧片部设置有多个簧片，所述簧片与所述环架在同一平面内，所述第三压电叠层与所述第一簧片部连接，所述第四压电叠层与所述第二簧片部连接。