[发明专利]基于螺旋嵌位结构的直线压电作动器及其工作方法

权利要求书

1.基于螺旋嵌位结构的直线压电作动器，其特征在于，包含压电驱动模块、壳体、输出轴；

所述输出轴包含依次同轴固连的第一光柱、螺柱、第二光柱，所述第一光柱、第二光柱远离螺柱的一端均设有用于和外部相连的连接键；

所述壳体为两端封闭的空心圆柱体，其两个端面中心分别设有供所述第一光柱、第二光柱穿出的通孔；

所述压电驱动模块设置在壳体内，包含第一至第三承载板、第一至第二螺母、柔性联轴器、M个第一压电叠堆组和M个第二压电叠堆组，M为大于等于1的自然数；

所述第一至第三承载板均为圆板，依次平行设置在壳体内、和壳体同轴固连，第一承载板、第二承载板之间的距离等于第二承载板、第三承载板之间的距离，且第一至第三承载板中心均设有供螺柱穿过的通孔；

所述第一光柱通过第一直线轴承和所述壳体一个端面中心的通孔相连，第二光柱通过第二直线轴承和壳体另一个端面中心的通孔相连，使得输出轴能够相对壳体自由滑动；所述螺柱位于壳体内，依次穿过第一承载板、第二承载板、第三承载板中心的通孔，和第一承载板、第二承载板、第三承载板不接触；

所述第一螺母设置在第一承载板、第二承载板之间，第二螺母设置在第二承载板、第三承载板之间，第一螺母、第二螺母均和所述螺柱螺纹相连；所述柔性联轴器套在螺柱上，一端和第一螺母固连，另一端穿过第二承载板中心的通孔后和第二螺母固连；

所述M个第一压电叠堆组周向均匀的设置在第二承载板面向第一承载板的端面上，所述第一压电叠堆组均包含第一压电叠堆、第二压电叠堆，其中，第一压电叠堆、第二压电叠堆均一端和所述第二承载板面向第一承载板的端面固连，另一端和第一螺母相抵；第一压电叠堆、第二压电叠堆均用于向第一螺母施加推力和旋转力，且第一压电叠堆、第二压电叠堆施加的旋转力大小相同、方向相反；

所述M个第二压电叠堆组周向均匀的设置在第二承载板面向第三承载板的端面上，所述第二压电叠堆组均包含第三压电叠堆、第四压电叠堆，其中，第三压电叠堆、第四压电叠堆均一端和所述第二承载板面向第三承载板的端面固连，另一端和第二螺母之间的间隙为预设的距离阈值l₁；第三压电叠堆、第四压电叠堆均用于向第二螺母施加推力和旋转力，且第三压电叠堆、第四压电叠堆施加的旋转力大小相同、方向相反。

2.基于权利要求1所述的基于螺旋嵌位结构的直线压电作动器的单次驱动方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1），同时驱动M个第一压电叠堆组的第一、第二压电叠堆伸长，推动第一螺母使其带动输出轴、柔性联轴器、第二螺母朝第一承载板方向平动距离l₁，此时，第一螺母无法转动，M个第二压电叠堆组中的第三压电叠堆、第四压电叠堆均和第二螺母相抵；

步骤2），驱动M个第二压电叠堆组的第三压电叠堆工作，使得第二螺母朝第二承载板方向平动距离l₁后，驱动M个第二压电叠堆组的第四压电叠堆抵住第二螺母、消除M个第二压电叠堆组中的第三压电叠堆施加的旋转力，使得第二螺母静止，此时，柔性联轴器发生扭转、存储势能；

步骤3），同时控制M个第一压电叠堆组的第一、第二压电叠堆收缩至原状，此时，第一螺母在柔性联轴器的带动下朝第二承载板方向平动距离l₁、再次和M个第一压电叠堆组的第一、第二压电叠堆相抵；

步骤4），同时驱动M个第二压电叠堆组的第三、第四压电叠堆收缩，使其和第二螺母之间的间隙为预设的距离阈值l₁。