[发明专利]一种半菱形结构的压电位移放大机构

说明书

技术领域

本发明是一种微位移放大机构，具体涉及一种半菱形结构的压电位移放大机构。

背景技术

作动器作为主动控制系统的重要环节，在工业生产及日常生活中有极其广泛的应用。随着主动控制技术的发展，对作动器的要求越来越高。传统的单压电堆作动器往往由于单压电堆输出位移有限，因而只能输出较小位移。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种半菱形结构的压电位移放大机构，同时具有结构简单，体积小，重量轻的特点。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种半菱形结构的压电位移放大机构，包括底座1，通过第一柔性铰链2和第二柔性铰链3与底座1两端连接的一体化设计的外部位移放大机构4，放置在底座1上、并通过第三柔性铰链5和第四柔性铰链6固定在外部位移放大机构4内底部的压电堆放置结构7以及设置在压电堆放置结构7内部的始终处于受压状态的压电堆8；所述外部位移放大机构4包括分别以第一柔性铰链2和第二柔性铰链3为支点的第一杠杆9和第二杠杆10，所述第一杠杆9和第二杠杆10的另一端为一体化设计的半菱形结构11，所述半菱形结构11的长轴两端分别与第一杠杆9和第二杠杆10连接，以实现位移两级放大，在所述半菱形结构11的顶端为一体化设计的方形力输出平台12，所述压电堆8的极化方向与第一杠杆9和第二杠杆10垂直。

在底座1开有方便所述压电位移放大机构固定的两个圆孔13。

和现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明通过外部位移放大机构的两级放大相耦合设计，通电后压电堆端部沿X方向产生位移，该位移经过杠杆结构可在X方向的位移被放大并输出位移，X方向的位移又被传递到半菱形移放大机构上加以放大，并可在Z方向输出。这样Z方向的位移相比X方向被放大了两次，因此在Z方向上具有较大的位移输出。

2、本发明外部位移放大机构采取一体化设计，且本发明压电堆放置在外部位移放大机构内部，结构简单、制造方便、可靠性高，体积小。

附图说明

图1为本发明整体结构立体图。

图2为本发明整体结构主视图。

图3为本发明柔性铰链的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2和图3所示，本发明一种半菱形结构的压电位移放大机构，包括底座1，通过第一柔性铰链2和第二柔性铰链3与底座1两端连接的一体化设计的外部位移放大机构4，放置在底座1上、并通过第三柔性铰链5和第四柔性铰链6固定在外部位移放大机构4内底部的压电堆放置结构7以及设置在压电堆放置结构7内部的处于受压状态的压电堆8；所述外部位移放大机构4包括分别以第一柔性铰链2和第二柔性铰链3为支点的第一杠杆9和第二杠杆10，所述第一杠杆9和第二杠杆10的另一端为一体化设计的半菱形结构11，所述半菱形结构11的长轴两端分别与第一杠杆9和第二杠杆10连接，以实现位移两级放大，在所述半菱形结构11的顶端为一体化设计的方形力输出平台12，所述压电堆8的极化方向与第一杠杆9和第二杠杆10垂直。

作为本发明的优选实施方式，在底座1开有方便所述压电位移放大机构固定的两个圆孔13。

本发明的工作原理为：压电堆8通电后长度增加，通过第三柔性铰链5和第四柔性铰链6作用于第一杠杆9和第二杠杆10上，给第一杠杆9和第二杠杆10一定的位移输入，第一杠杆9和第二杠杆10基于第一柔性铰链2和第二柔性铰链3处为支点产生位移变形，外部移放大机构4在第一杠杆9和第二杠杆10与半菱形结构11连接处沿X方向输出位移，其放大量相比压电堆8沿X轴方向输入位移按倍数放大。通过杠杆结构放大的位移通过刚性连接，将放大了的位移传递到半菱形结构11，使半菱形结构11沿长轴方向被拉长，半菱形结构11长轴被拉长将导致半菱形结构短轴的长度减小，其减小量相比半菱形结构长轴被拉神的长度按倍数放大，短轴的位移变化相当于Z轴上的位移输出。这样首先通过杠杆结构在X方向对位移进行了一次放大，Z方向上的位移通过半菱形结构又被放大了一次。