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CN107124119A - 一种双蝶形定子压电直线驱动器 - Google Patents

一种双蝶形定子压电直线驱动器 Download PDF

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CN107124119A
CN107124119A CN201710458299.9A CN201710458299A CN107124119A CN 107124119 A CN107124119 A CN 107124119A CN 201710458299 A CN201710458299 A CN 201710458299A CN 107124119 A CN107124119 A CN 107124119A
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CN
China
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butterfly
stator
butterfly stator
mover
driving foot
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Pending
Application number
CN201710458299.9A
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English (en)
Inventor
董景石
田大越
徐智
肖旭东
吴越
关志鹏
陈全渠
范尊强
赵宏伟
杨志刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
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    • 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
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/021—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using intermittent driving, e.g. step motors, piezoleg motors
    • 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
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/04—Constructional details

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

本发明公开了一种双蝶形定子压电直线驱动器，属于精密驱动技术领域。包括蝶形定子1(1)、蝶形定子2(2)、动子(3)、基座(4)，其中蝶形定子1(1)和蝶形定子2(2)镜像对称放置在动子(3)两侧，与动子(3)弹性接触，同时固定安装在基座(4)上。蝶形定子1(1)和蝶形定子2(2)结构相同；向蝶形定子2(2)施加比蝶形定子1(1)滞后半个周期的正弦驱动电信号，蝶形定子1(1)和蝶形定子2(2)交替步进，驱动动子(3)运动，有效克服动子(3)回退。本发明优点是结构简单紧凑、行程大、精度高、负载大、有效抑制回退，可用于微纳加工、航天航空、精密光学等领域。

Description

一种双蝶形定子压电直线驱动器
技术领域
本发明公开了一种双蝶形定子压电直线驱动器，属于精密驱动技术领域。
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，都有装置复杂、行程小、精度低、负载小等缺点。
发明内容
为了实现大行程、高精度、大负载，抑制动子回退的结合，本发明公开了一种双蝶形定子压电直线驱动器。
本发明通过以下技术方案实现：
一种双蝶形定子压电直线驱动器，其特征在于：包括蝶形定子1、蝶形定子2、动子、基座，其中蝶形定子1和蝶形定子2镜像对称放置在动子两侧，与动子弹性接触，同时固定安装在基座上；所述的蝶形定子1包括刚性固定座、蝶形振子，蝶形振子的蝶翅四端固定安装在刚性固定座上；所述的蝶形振子包括压电双晶片1、压电双晶片2、蝶形弹性基板、弧形驱动足，所述的压电双晶片1和压电双晶片2对称粘结在蝶形弹性基板两侧；所述的弧形驱动足设置的左弧形驱动足的摩擦系数大于右弧形驱动足；蝶形定子1和蝶形定子2结构相同；向蝶形定子1施加驱动电信号，向蝶形定子2施加比蝶形定子1滞后半个周期(T/2)的驱动电信号，弧形驱动足产生左右往复运动形变，左弧形驱动足产生的摩擦力大于右弧形驱动足，蝶形定子1和蝶形定子2交替步进运动；蝶形定子1向左侧形变，其右弧形驱动足产生摩擦阻力，蝶形定子2向右侧形变，其左弧形驱动足产生摩擦驱动力，摩擦驱动力大于摩擦阻力，驱动动子向右侧运动；蝶形定子1向右侧形变，其左弧形驱动足产生摩擦驱动力，蝶形定子2向左侧形变，其右弧形驱动足产生摩擦阻力，摩擦驱动力大于摩擦阻力，驱动动子向右侧运动；蝶形定子1和蝶形定子2交替步进使动子始终向右侧运动。
弧形驱动足两侧设置的左弧形驱动足的摩擦系数高于右弧形驱动足；给压电双晶片1和压电双晶片2施加两个相位差T/2的正弦驱动电信号，压电双晶片1和压电双晶片2上下交替振动，使弧形驱动足与动子的接触点左右往复摆动，驱动动子向右运动。
本发明的有益效果是：结构简单紧凑，行程大，负载方向与驱动力垂直，负载大，能有效克服回退。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的蝶形定子的结构示意图；
图3为本发明的蝶形振子的结构示意图；
图4为本发明的定子工作状态图；
图5为本发明的工作原理图；
图6为本发明的蝶形定子1驱动电信号波形示意图；
图7为本发明的蝶形定子2驱动电信号波形示意图。
其中：1：蝶形定子1；1-1：刚性固定座；1-2：蝶形振子；1-2-1：压电双晶片1；1-2-2：压电双晶片2；1-2-3：蝶形弹性基板；1-2-4：弧形驱动足；1-2-4-1：左弧形驱动足；1-2-4-2：右弧形驱动足；2：蝶形定子2；3-动子；4：基座。
具体实施方式
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
参见图1至图7所示，本实施方式提供了一种双蝶形定子压电直线驱动器，其特征在于：包括蝶形定子1(1)、蝶形定子2(2)、动子(3)、基座(4)，其中蝶形定子1(1)和蝶形定子2(2)镜像对称放置在动子(3)两侧，与动子(3)弹性接触，同时固定安装在基座(4)上；所述的蝶形定子1(1)包括刚性固定座(1-1)、蝶形振子(1-2)，蝶形振子(1-2)的蝶翅四端固定安装在刚性固定座(1-1)上；所述的蝶形振子(1-2)包括压电双晶片1(1-2-1)、压电双晶片2(1-2-2)、蝶形弹性基板(1-2-3)、弧形驱动足(1-2-4)，所述的压电双晶片1(1-2-1)和压电双晶片2(1-2-2)对称粘结在蝶形弹性基板(1-2-3)两侧；所述的弧形驱动足(1-2-4)设置的左弧形驱动足(1-2-4-1)的摩擦系数大于右弧形驱动足(1-2-4-2)；蝶形定子1(1)和蝶形定子2(2)结构相同；向蝶形定子1(1)施加驱动电信号，向蝶形定子2(2)施加比蝶形定子1(1)滞后半个周期(T/2)的驱动电信号，弧形驱动足(1-2-4)产生左右往复运动形变，左弧形驱动足(1-2-4-1)产生的摩擦力大于右弧形驱动足(1-2-4-2)，蝶形定子1(1)和蝶形定子2(2)交替步进运动；蝶形定子1(1)向左侧形变，其右弧形驱动足(1-2-4-2)产生摩擦阻力，蝶形定子2(2)向右侧形变，其左弧形驱动足(1-2-4-1)产生摩擦驱动力，摩擦驱动力大于摩擦阻力，驱动动子(3)向右侧运动；蝶形定子1(1)向右侧形变，其左弧形驱动足(1-2-4-1)产生摩擦驱动力，蝶形定子2(2)向左侧形变，其右弧形驱动足(1-2-4-2)产生摩擦阻力，摩擦驱动力大于摩擦阻力，驱动动子(3)向右侧运动；蝶形定子1(1)和蝶形定子2(2)交替步进使动子(3)始终向右侧运动。
弧形驱动足(1-2-4)两侧设置的左弧形驱动足(1-2-4-1)的摩擦系数高于右弧形驱动足(1-2-4-2)；给压电双晶片1(1-2-1)和压电双晶片2(1-2-2)施加两个相位差T/2的正弦驱动电信号，压电双晶片1(1-2-1)和压电双晶片2(1-2-2)上下交替振动，使弧形驱动足(1-2-4)与动子(3)的接触点左右往复摆动，驱动动子(3)向右运动。

Claims (2)

1.一种双蝶形定子压电直线驱动器，其特征在于：包括蝶形定子1(1)、蝶形定子2(2)、动子(3)、基座(4)，其中蝶形定子1(1)和蝶形定子2(2)镜像对称放置在动子(3)两侧，与动子(3)弹性接触，同时固定安装在基座(4)上；所述的蝶形定子1(1)包括刚性固定座(1-1)、蝶形振子(1-2)，蝶形振子(1-2)的蝶翅四端固定安装在刚性固定座(1-1)上；所述的蝶形振子(1-2)包括压电双晶片1(1-2-1)、压电双晶片2(1-2-2)、蝶形弹性基板(1-2-3)、弧形驱动足(1-2-4)，所述的压电双晶片1(1-2-1)和压电双晶片2(1-2-2)对称粘结在蝶形弹性基板(1-2-3)两侧；所述的弧形驱动足(1-2-4)设置的左弧形驱动足(1-2-4-1)的摩擦系数大于右弧形驱动足(1-2-4-2)；蝶形定子1(1)和蝶形定子2(2)结构相同；向蝶形定子1(1)施加驱动电信号，向蝶形定子2(2)施加比蝶形定子1(1)滞后半个周期(T/2)的驱动电信号，弧形驱动足(1-2-4)产生左右往复运动形变，左弧形驱动足(1-2-4-1)产生的摩擦力大于右弧形驱动足(1-2-4-2)，蝶形定子1(1)和蝶形定子2(2)交替步进运动；蝶形定子1(1)向左侧形变，其右弧形驱动足(1-2-4-2)产生摩擦阻力，蝶形定子2(2)向右侧形变，其左弧形驱动足(1-2-4-1)产生摩擦驱动力，摩擦驱动力大于摩擦阻力，驱动动子(3)向右侧运动；蝶形定子1(1)向右侧形变，其左弧形驱动足(1-2-4-1)产生摩擦驱动力，蝶形定子2(2)向左侧形变，其右弧形驱动足(1-2-4-2)产生摩擦阻力，摩擦驱动力大于摩擦阻力，驱动动子(3)向右侧运动；蝶形定子1(1)和蝶形定子2(2)交替步进使动子(3)始终向右侧运动。
2.根据权利要求1所述的一种双蝶形定子压电直线驱动器，其特征在于：弧形驱动足(1-2-4)两侧设置的左弧形驱动足(1-2-4-1)的摩擦系数高于右弧形驱动足(1-2-4-2)；给压电双晶片1(1-2-1)和压电双晶片2(1-2-2)施加两个相位差T/2的正弦驱动电信号，压电双晶片1(1-2-1)和压电双晶片2(1-2-2)上下交替振动，使弧形驱动足(1-2-4)与动子(3)的接触点左右往复摆动，驱动动子(3)向右运动。
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