CN208782740U - 一种犁形结构的非对称压电直线驱动器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种犁形结构的非对称压电直线驱动器，是一种属于压电精密驱动领域的混合作用驱动机构。驱动器顶盖下端与一悬臂梁相连接，悬臂梁下端有一压电双晶片，此压电双晶片一端通过螺栓和夹持块与悬臂梁固定，采用非对称夹持结构；此压电双晶片片另一端与质量块粘接在一起，质量块上设有磁铁一；驱动器底板上方设有与磁铁一相斥的磁铁二，下方设有一犁形结构；顶盖与底板由圆柱梁一、圆柱梁二、圆柱梁三、圆柱梁四通过过盈配合连接。本实用新型采用非对称夹持的压电双晶片作为驱动源，配合对称波形电信号和非对称的摩擦力，可略去复杂的电路系统；通过犁形结构的设计可有效减弱惯性压电驱动器回退的现象；通过与磁场的耦合，可进一步提升驱动器的性能。
Description
技术领域
本实用新型属于精密驱动领域，涉及一种犁形结构的非对称压电直线驱动器。
背景技术
随着科技的进步，在机械工程、航空航天、生物医疗、精密仪表仪器等领域，对精密驱动的要求越来越高，传统的机械驱动方式已经难以满足需求，因此新型的驱动方式成为了研究热点。由于压电材料具有响应特性好、分辨率高、易微型化、单位输出能力强等特点，以压电材料作为驱动元件的压电驱动器在精密驱动中的应用研究工作日益增多。
压电驱动器是利用压电材料的逆压电效应将电能转化为机械能的驱动器。近年来以压电材料制作的超声式压电马达、直动式压电电机、步进式压电驱动器、惯性式压电驱动器等开发应用较多，其中惯性式压电驱动器具有行程大、结构简单、造价低等优点，已成为目前的热点研究方向。而关于具有犁形结构和非对称夹持的双稳态惯性式压电驱动器研究却很少。本实用新型提出一种犁形结构的非对称压电直线驱动器。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种犁形结构的非对称压电直线驱动器，利用磁场与压电进行耦合，有助于提升驱动器的性能。非对称夹持的运用改变了压电双晶片的振动幅度，犁形结构的运用改变了前进与后退的摩擦力大小，使驱动器实现单方向的运动。
本实用新型所采用的技术方案是：驱动器顶盖(1)中部设置悬臂梁(14)，悬臂梁(14) 通过螺栓(13)和夹持块(12)与压电双晶片(11)一端固接，并在压电双晶片(11)另一端粘接质量块(9)，质量块(9)上设有磁铁一(8)，以此形成驱动机构；悬臂梁(14)端部与夹持块(12)形成非对称夹持，悬臂梁(14)为短夹持侧，夹持块(12)为长夹持侧，再配合对称波形电信号激励压电双晶片(11)，以此获得非对称的驱动力；驱动器底板(4) 下方两侧设有犁形摩擦足(5)形成犁形结构，通过犁形结构控制前进和后退方向上的摩擦力变化；驱动器底板(4)上方中部设有与磁铁一(8)相斥的磁铁二(6)，通过引入磁场与压电耦合来提升驱动器性能；顶盖(1)与底板(4)由圆柱梁一(2)、圆柱梁二(3)、圆柱梁三(7)、圆柱梁四(10)通过过盈配合连接。
本实用新型采用非对称夹持的压电双晶片作为驱动源，配合对称波形电信号和非对称的摩擦力，可略去复杂的电路系统；通过犁形结构的设计可有效减弱惯性压电驱动器回退的现象；通过与磁场的耦合，可进一步提升驱动器的性能。
附图说明
图1是具有犁形结构的非对称夹持双稳态压电直线驱动器整体结构示意图；
图2是顶盖结构三视图；
图3是犁形结构三视图；
图4是驱动机构侧视图；
具体实施方式
驱动器顶盖(1)中部设置悬臂梁(14)，悬臂梁(14)通过螺栓(13)和夹持块(12) 与压电双晶片(11)一端固接，并在压电双晶片(11)另一端粘接质量块(9)，质量块(9) 上设有磁铁一(8)，以此形成驱动机构；悬臂梁(14)端部与夹持块(12)形成非对称夹持，悬臂梁(14)为短夹持侧，夹持块(12)为长夹持侧，再配合对称波形电信号激励压电双晶片(11)，以此获得非对称的驱动力；驱动器底板(4)下方两侧设有犁形摩擦足(5)形成犁形结构，通过犁形结构控制前进和后退方向上的摩擦力变化；驱动器底板(4)上方中部设有与磁铁一(8)相斥的磁铁二(6)，通过引入磁场与压电耦合来提升驱动器性能；顶盖(1) 与底板(4)由圆柱梁一(2)、圆柱梁二(3)、圆柱梁三(7)、圆柱梁四(10)通过过盈配合连接。
本实用新型的工作方式：给压电双晶片施加对称方波激励信号，压电双晶片会在其厚度方向上往复振动，由于悬臂梁和夹持块非对称配合，非对称夹持压电双晶片，故使驱动臂来回振动时所产生的振幅不同，产生的惯性驱动力就会形成惯性力差，以此为驱动器驱动力，且往长夹持侧惯性力大于往短夹持侧惯性力。
在驱动器犁形结构的作用下，驱动器往图1所示左侧运动时摩擦力小，往图1所示右侧运动时摩擦力变大，由于驱动机构在悬臂梁长夹持侧(图1所示左侧)产生惯性力更大，在夹持块短夹持侧(图1所示右侧)产生惯性力更小，故在一个周期内驱动器往图1所示左侧运动位移大，往图1所示右侧运动位移小，总体往图1所示左侧前进一步。并且可通过合理方式控制驱动器在短夹持侧的惯性力，使其小于往图1所示右侧运动时的摩擦力，此时，驱动器往短夹持的惯性力不足以克服摩擦力而使驱动往图1所示右侧运动，故驱动器往图1所示右侧无位移，以此达到控制回退的作用。
Claims (1)
1.一种犁形结构的非对称压电直线驱动器，其特征在于：驱动器顶盖(1)中部设置悬臂梁(14)，悬臂梁(14)通过螺栓(13)和夹持块(12)与压电双晶片(11)一端固接，并在压电双晶片(11)另一端粘接质量块(9)，质量块(9)上设有磁铁一(8)，以此形成驱动机构；悬臂梁(14)端部与夹持块(12)形成非对称夹持，悬臂梁(14)为短夹持侧，夹持块(12)为长夹持侧，再配合对称波形电信号激励压电双晶片(11)，以此获得非对称的驱动力；驱动器底板(4)下方两侧设有犁形摩擦足(5)形成犁形结构，通过犁形结构控制前进和后退方向上的摩擦力变化；驱动器底板(4)上方中部设有与磁铁一(8)相斥的磁铁二(6)，通过引入磁场与压电耦合来提升驱动器性能；顶盖(1)与底板(4)由圆柱梁一(2)、圆柱梁二(3)、圆柱梁三(7)、圆柱梁四(10)通过过盈配合连接。
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