CN210669919U - 一种无铅压电线性电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无铅压电线性电机，包括一个基座以及基座上的滑轨，一个装有巨流变液的窄条形液槽通过绝缘连接板固定在滑轨上，一个无铅叠层致动器固定在基座上并通过连接杆伸入巨流变液中，并保持与无铅叠层致动器动作方向一致，一个无铅压电变压器通过变压比输出高电压，并由电极连接线加持在窄条形液槽的两个侧面。本实用新型的优点在于电机的位移以及输出功率很大，通过附加波形控制无铅叠层致动器可以实现非常好的线性输出，尤其是可以控制巨流变液的不同位置实现连接杆回位过程的滑轨固定，可以实现全过程的位移精准控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种线性电机，具体涉及一种无铅压电线性电机，属于无铅压电技术领域以及线性电机技术领域。
背景技术
压电超声马达作为一种新型的驱动器, 它的出现主要是为了克服传统的驱动器在某些情况下的不足而研制和开发出采的, 向普通电磁驱动器相比, 超声驱动器具有低速, 响应性好, 控制性优良、位移分辨率高、定位性能好、功率/重量比大、小型轻量化、低功耗、结构简单、不受磁场和放射性的影响，并且自身也不产生磁干扰等。
超声马达也有一些缺点，比如需要使用特殊电源和复杂的驱动控制电路；比如由于依靠振动换能驱动，因此要消除其对外部的其它机械性能的振动影响；比如因采用摩擦驱动耐久性差。因为超声马达是针对非连续运转的场合使用的，而且一个电源可以几个马达共享，所以一直以来超声马达也得到了很大的发展。
但摩擦驱动导致的耐久性差是较为突出的，因为摩擦驱动不仅让物件之间有了驱动力的作用，也同时会改变相互间的结构形貌，在要求精密度较高的时候，很显然会导致使用寿命大大缩短。纵观目前的超声马达，几乎绝大部分是采用的摩擦驱动方式，这就需要找到一种新的方式来尽量避免摩擦带来的耐久性问题。
此外，现有超声马达中的压电陶瓷均采用锆钛酸铅（PZT）材料。铅是一种对生物体危害极大的有毒重金属，对于人体健康与生态环境都会造成极大的破坏。因而，采用无铅化的压电陶瓷对超声马达等现有压电元器件中的含铅材料进行替换，也是十分必要和意义重大的。
发明内容
本实用新型内容要解决的技术问题是基于无铅压电技术，通过巨流变液在电场作用下的固液相转变来将振动型运动方式转化为直线的线性运动方式，从而避免摩擦驱动带来的结构形貌带来的耐久性问题，同时因为巨流变液的剪切力很大，所以给叠层型压电致动器的大驱动力带来了用武之地，本实用新型的压电线性电机不仅可以有非常大的驱动力，而且保持了超声马达特有的精准度优点。
本实用新型所采用的技术方案是：
为达到上述目的，本实用新型提供一种无铅线性电机。所述无铅压电线性电机包括一个基座以及基座上的滑轨，一个装有巨流变液的窄条形液槽通过绝缘连接板固定在滑轨上，一个无铅叠层致动器固定在基座上并通过连接杆伸入巨流变液中，并保持与无铅叠层致动器动作方向一致，一个无铅压电变压器通过变压比输出高电压，并由电极连接线加持在窄条形液槽的两个侧面。本实用新型通过无铅压电变压器的作用产生高压电场，通过电极连接线加持在巨流变液的窄条形液槽两侧，巨流变液在高电场作用下以毫秒级的速度从液体形态转变为固态，而此时无铅叠层致动器开始推动固态巨流变液中的连接杆，因为巨流变液在固态时的剪切应力很高，所以此时可将连接杆与巨流变液以及盛装巨流变液的窄条形液槽看为一体，而液槽通过绝缘板连接在滑轨上，也就是说带动了滑轨沿着一个方向进行位移，从而达到了直线电机的功效，而无铅压电变压器的高压比很高，实现了低压输入，高压输出，且窄条形液槽的截面积很小，从而能够满足巨流变液的4000v/mm以上的要求，无铅压电变压器的高压输出响应是微秒级的，巨流变液的响应时间小于10ms，可以通过电路的输出波形，简易控制无铅叠层致动器和无铅压电变压器的输出衔接，使得无铅叠层致动器推动到行程末段停止，无铅压电变压器反向输出使得高压电场为零，巨流变液由固态转变为液态，此时再输出反向电压给无铅叠层致动器回到初始位置，而液态时的连接杆动作不改变液槽以及滑轨的位移，完成一个周期，该装置的优点在于电机的位移以及输出功率很大，通过附加波形控制无铅叠层致动器可以实现非常好的线性输出，尤其是可以控制巨流变液的不同位置实现连接杆回位过程的滑轨固定，可以实现全过程的位移精准控制。
进一步，所述无铅压电变压器，其变压比在1:100以上。
进一步，所述巨流变液的固态剪切应力在100KPa以上。
进一步，所述无铅压电变压器输出的高电压通过连接线加持在窄条形液槽的两个侧面，其两个侧面中间对应着连接杆的位移输出端。
进一步，所述无铅压电变压器输出的高电压通过连接线加持在窄条形液槽的两个侧面，其加持的两个侧面可以是一个以上的不同位置，但加持的侧面电极是两侧对应的。
进一步，所述无铅压电线性电机用无铅压电材料采用铌酸钾钠基无铅压电材料。
进一步，所述无铅叠层致动器的单次最大行程位移在0.5mm以上。
作为其中一个优选方案，所述巨流变液的固态剪切应力在300MPa以上。
作为其中另一个优选方案，所述无铅压电变压器的变压比在1：500左右。
附图说明
图1为无铅压电线性马达的示意图；
结合附图，做以下说明：
1为基座；
2为滑轨并兼滑子；
3为绝缘连接板；
4为装有巨流变液的窄条形液槽；
5为多对并联的液槽两侧电极；
6为无铅叠层致动器；
7为连接杆；
8为高压连接线；
9为无铅压电变压器。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：本实施例仅仅是本实用新型一个基本的实施例，而不是全部的实施例。
一种无铅压电线性电机。包括一个基座1以及基座上的滑轨2，一个装有巨流变液的窄条形液槽4通过绝缘连接板3固定在滑轨2上，一个无铅叠层致动器6固定在基座1上并通过连接杆7伸入巨流变液中，并保持与无铅叠层致动器6动作方向一致，一个无铅压电变压器9通过变压比输出高电压，并由电极连接线8加持在窄条形液槽4的两个侧面形成多对并联的液槽两侧电极5，巨流变液在液槽两侧电极5的高电场作用下以毫秒级的速度从液体形态转变为固态，而此时无铅叠层致动器6开始推动固态巨流变液中的连接杆7，因为巨流变液在固态时的剪切应力可达300KPa以上，所以此时可将连接杆7与巨流变液以及盛装巨流变液的窄条形液槽4看为一体，而液槽4通过绝缘板连接板3连接在滑轨2上，也就是说带动了滑轨2沿着一个方向进行位移，从而达到了直线电机的功效，而无铅压电变压器9的高压比可达500以上，实现了低压输入，高压输出，且窄条形液槽4的截面积很小，从而能够满足巨流变液的4000v/mm的要求，无铅压电变压器9的高压输出响应是微秒级的，巨流变液的响应时间小于10ms，可以通过电路的输出波形，简易控制无铅叠层致动器6和无铅压电变压器9的输出衔接，使得无铅叠层致动器6推动到行程末段停止，此时无铅压电变压器9反向输出使得高压电场为零，巨流变液由固态转变为液态，此时再输出反向电压加速无铅叠层致动器6回到初始位置附近，而液态时，连接杆7的动作不改变液槽4以及滑轨2的位移，从而完成一个周期，该装置的优点在于电机的位移以及输出功率很大，通过附加波形控制无铅叠层致动器6可以实现非常好的线性输出，尤其是可以控制巨流变液的不同位置实现连接杆7回位过程的滑轨固定，可以实现全过程的位移精准控制。
Claims (6)
1.一种无铅压电线性电机，其特征在于：所述无铅压电线性电机包括一个基座以及基座上的滑轨，一个装有巨流变液的窄条形液槽通过绝缘连接板固定在滑轨上，一个无铅叠层致动器固定在基座上并通过连接杆伸入巨流变液中，并保持与无铅叠层致动器动作方向一致，一个无铅压电变压器通过变压比输出高电压，并由电极连接线加持在窄条形液槽的两个侧面。
2.根据权利要求1所述的无铅压电线性电机，其特征在于：所述无铅压电变压器，其变压比在1:100以上。
3.根据权利要求1所述的无铅压电线性电机，其特征在于：所述巨流变液的固态剪切应力在100KPa以上。
4.根据权利要求1所述的无铅压电线性电机，其特征在于：所述无铅压电变压器输出的高电压通过连接线加持在窄条形液槽的两个侧面，其两个侧面中间对应着连接杆的位移输出端。
5.根据权利要求1所述的无铅压电线性电机，其特征在于：所述无铅压电变压器输出的高电压通过连接线加持在窄条形液槽的两个侧面，其加持的两个侧面可以是一个以上的不同位置，但加持的侧面电极是两侧对应的。
6.根据权利要求1所述的无铅压电线性电机，其特征在于：所述无铅压电线性电机用无铅压电材料采用铌酸钾钠基无铅压电材料。
Priority Applications (1)
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2019
- 2019-10-21 CN CN201921768500.4U patent/CN210669919U/zh active Active
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