[发明专利]定子内置型多自由度压电驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及压电驱动技术领域，特别是一种定子内置型多自由度压电驱动器。

背景技术

压电驱动器是20世纪80年代开始发展起来的一种新型微驱动器，与传统的电磁驱动器相比，具有结构紧凑、输出力矩大、响应速度快、工作噪声小、不受电磁干扰等优点。在一些较为复杂的机电系统中，需要在多个方向进行驱动，相对于使用多个单自由度压电驱动器，使用多自由度压电驱动器可以使机构更加紧凑。多自由度压电驱动器在工业摄像头、航空航天、机器人关节、医疗器械等领域都有良好的应用前景。

球形多自由度压电驱动器是目前发展前景较好的一种多自由度压电驱动器，现有的球形多自由度压电驱动器的3个环形定子环绕球转子外表面两两相差120°均匀分布，每个环形定子都有单独的预紧力机构和支撑机构，使得整个驱动器结构尺寸偏大；球转子为空心球转子，内部没有设置任何机构，空间利用率低；定子机构轴线和水平面之间存在夹角，在预紧力的作用下环形定子表面质点上的压力分布不均，接触状况复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定子内置型多自由度压电驱动器。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种定子内置型多自由度压电驱动器，其特征在于，包括球转子、三个结构相同的定子机构、输出轴、预紧机构、滚转机构、外壳和底座；

所述外壳和底座相固连，预紧机构设置在外壳内，预紧机构下端与底座内圈固连，预紧机构上端设置三个结构相同的定子机构，三个结构相同的定子机构在预紧机构上两两相差120°环形分布，定子机构轴线和外壳轴线之间存在夹角，球转子设置在三个定子机构上且能够相对于三个定子机构转动，球转子的内壁与三个定子机构相紧靠，输出轴设置在球转子上端且与球转子固连；所述滚转机构位于外壳和球转子之间，用于抵消预紧机构作用在定转子之间的预紧力在外壳轴线上的分力。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明的定子内置型多自由度压电驱动器结构紧凑、空间利用率高；2)本发明的定子内置型多自由度压电驱动器定转子之间接触状况良好，便于建立数学模型以预测输出性能；3)三个定子和转子之间的预紧力由同一个预紧机构提供，使得定转子之间的预紧力均匀一致；4)本发明的定子内置型多自由度压电驱动器不产生磁场，也不受电磁干扰，适用于需要不受电磁干扰的场合。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的定子内置型多自由度压电驱动器局部剖视图。

图2为本发明的预紧机构局部剖视图。

图3为本发明的定子机构机构剖视图。

图4为本发明中预紧力传递示意图。

图5为本发明的滚转机构结构图。

图6为本发明中定子的面外弯曲模态图。

图7为本发明中定子驱动球转子示意图。

图中标号所代表的含义为：1.输出轴，2.滚转机构，3.球转子，4.三个结构相同的定子机构，5.外壳，5-a.球面环形槽,6.预紧机构，7.底座，8.三个相同的连杆，9.工字型空心圆板，10.推杆，11.调整螺母，12.球转子上壳，13.球转子下壳，14.支撑板，15.压板，16.碟形弹簧，17.定子导向轴，18.定子弹性体，19.压电陶瓷片，20.滚珠，21,夹持环。

具体实施方式

结合附图，本发明的一种定子内置型多自由度压电驱动器，包括球转子3、三个结构相同的定子机构4、输出轴1、预紧机构6、滚转机构2、外壳5和底座7；

所述外壳5和底座7相固连，预紧机构6设置在外壳5内，预紧机构6下端与底座7内圈固连，预紧机构6上端设置三个结构相同的定子机构4，三个结构相同的定子机构4在预紧机构6上两两相差120°环形分布，定子机构4轴线和外壳5轴线之间存在夹角，球转子3设置在三个定子机构4上且能够相对于三个定子机构4转动，球转子3的内壁与三个定子机构4相紧靠，输出轴1设置在球转子3上端且与球转子3固连；所述滚转机构2位于外壳5和球转子3之间，用于抵消预紧机构6作用在定转子之间的预紧力在外壳5轴线上的分力。