[发明专利]一种基于多级柔性放大的压电微电机及其驱动方法

说明书

本发明公开了一种基于多级柔性放大的压电微电机及其驱动方法，属于电机技术领域，具体的上盖、转子、膨胀机构、旋转柔性铰链、螺纹轴和底座按从上到下的顺序叠层设计，螺纹轴的下端通过轴承B与底座连接，旋转柔性铰链与壳体相固定，外壳的上部固定有上盖，外壳的下部固定有底座；所述转子内部中空且外部阶梯状，转子上端通过轴承与上盖连接，转子下端与膨胀机构存在一定的间隙；所述旋转柔性铰链带动膨胀机构旋转，膨胀机构带动转子旋转。其有益效果为：通过压电叠堆的伸长变形而使驱动臂抱紧转子并伴随产生旋转角度，在连续驱动信号下输出旋转运动；通过改变输入信号提供的多种工作模式增加了该旋转微电机的工作范围，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种旋转微电机，尤其涉及一种基于多级柔性放大的压电微电机及其驱动方法。

背景技术

精密驱动技术已经在微型机器人、航空航天、医疗器械以及精密定位等领域发挥重要作用，其中旋转驱动器则是一种广泛被应用的精密驱动装置。压电材料作为一种智能材料，因具有体积小、响应速度快、无电磁干扰等优点而受到关注和应用。压电作为驱动材料主要用于微型机器人、精密定位和旋转微电机，目前基于多级柔性放大的压电微电机相对较少。

公开号为CN108964514的中国发明专利公开了一种压电与形状记忆合金驱动的旋转微电机以及其驱动方法，其包括四层结构，存在结构层级多、部件多，结构不够紧凑导致其应用范围受限，无法作为适用于狭小空间的微型驱动装置使用；同时还存在驱动程序复杂，需要两种不同波形的驱动信号驱动，进一步提升了该微电机的复杂程度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多级柔性放大的压电微电机，该旋转微电机具有结构简单、运行平稳、多级放大等优点。

本发明的具体技术方案如下：

一方面，提供一种多级柔性放大的压电微电机，包括上盖、转子、轴承A、膨胀机构、壳体、旋转柔性铰链、螺纹轴、底座和轴承B，所述上盖、转子、膨胀机构、旋转柔性铰链、螺纹轴和底座按从上到下的顺序叠层设计，螺纹轴的下端通过轴承B与底座连接，旋转柔性铰链与壳体相固定，外壳的上部固定有上盖，外壳的下部固定有底座；所述转子内部中空且外部阶梯状，转子上端通过轴承与上盖连接，转子下端与膨胀机构存在一定的间隙，当膨胀机构膨胀时与其紧固；所述旋转柔性铰链带动膨胀机构旋转，膨胀机构带动转子旋转。

优选的，所述旋转柔性铰链为矩形结构，由放大机构A、放大机构B、接触块A、接触块B和旋转机构构成，放大机构A和放大机构B关于旋转机构中心点对称布置，放大机构A和放大机构B的一端分别连接旋转机构，另一端分别连接接触块A和接触块B，所述压电叠堆A和压电叠堆B沿中心对称布置于旋转柔性铰链的旋转机构左右两侧，压电叠堆A和压电叠堆B的顶端分别通过接触块A和接触块B定位，旋转机构内部设置三个螺纹孔，中间最大的螺纹孔用以和所述螺纹轴连接，其余两个螺纹孔通过螺钉和所述膨胀机构链接。

优选的，所述底座的下表面中心位置处装设有下轴承盖，所述下轴承端盖固定在底座的下表面上。

优选的，压电叠堆A和压电叠堆B的底端分别设置有预紧螺钉用于施加预紧力。

优选的，所述膨胀机构为盘型结构，由盘体、一级放大机构A、一级放大机构B、二级放大机构A、二级放大机构B、接触块C、压电叠堆C、压电叠堆D和接触块D构成，压电叠堆C和压电叠堆D中心对称布置于膨胀机构的中心孔左右两侧，压电叠堆C和压电叠堆D的顶端分别通过接触块C和接触块D定位，其底端分别固定在盘体上；一级放大机构A和一级放大机构B的底端通过柔性铰链分别与接触块C和接触块D相连，一级放大机构A和一级放大机构B的侧壁通过柔性铰链分别与盘体连接，一级放大机构A和一级放大机构B的顶端通过柔性铰链分别与膨胀臂A和膨胀臂B连接，膨胀臂A和膨胀臂B的侧壁通过柔性铰链与盘体连接。

优选的，所述膨胀臂A和膨胀臂B均为弯折结构，其与转子接触处为弧面，以增大了与转子的接触面积。