[发明专利]一种角位移惯性式压电致动器

说明书

本发明涉及压电致动器技术领域，公开了一种角位移惯性式压电致动器，包括基座、定位轴承、通过所述定位轴承可转动连接在所述基座上的转动轴、与所述转动轴同旋转中心线连接的转动体；所述转动体包括主质量块、压电晶片和冲击质量块；所述主质量块与所述转动轴同旋转中心线连接；所述冲击质量块位于所述主质量块的上方；所述压电晶片竖向安装在所述主质量块与冲击质量块之间。本发明提供的角位移惯性式压电致动器减小装配误差，加快拆装效率，结构更为紧凑，并且有利于该角位移惯性式压电致动器微型化设计。

技术领域

本发明涉及压电致动器的技术领域，具体应用在光学仪器、医疗器械、航天航空、微型机器人和精密机械装置等对高精度控制和微纳米精密驱动技术有高要求的工业生产和高新技术领域中，尤其涉及一种角位移惯性式压电致动器。

背景技术

随着科学技术的发展，在工业生产和高新技术领域中，包括光学仪器、医疗器械、航天航空、微型机器人和精密机械装置等领域，对高精度控制和微纳米精密驱动技术的要求日益提高。现有的压电致动器是由冲击质量块、压电晶片、夹持机构、转动轴、精密轴承、预紧机构和基座组成；夹持机构连接转动轴，并夹持压电晶片的一端，压电晶片的另一端连接冲击质量块，转动轴与精密轴承内孔产生过盈配合，精密轴承的外圈安装于基座上。通过对压电晶片施加如锯齿波等不对称波型的驱动电压，使压电晶片产生周期性的缓慢变形和快速复位，利用在一个周期内两个过程产生的惯性冲击力矩差，结合转动轴的摩擦作用，产生周期性的步进运动，实现步进式的角位移输出。

现有的压电致动器，其压电晶片采用横向安装(垂直于转动轴的旋转中心线)，其输出位移较小，虽然压电晶片可以通过增大其长度方向的尺寸，增大压电晶片的变形挠度，但与此同时增大了冲击质量块与转动轴的旋转中心线的距离，由角度与弧长转换关系：角度＝(180×弧长)/(π×半径)，可以看出，横向安装的压电晶片的压电致动器的转动角度与弧长(压电晶片变形挠度)和半径(冲击质量块与旋转中心线的距离)有关，通过增大压电晶片的长度来增大压电致动器的输出转动角度的收益的方式是具有一定限度，需要找到较合理的长度区间；而且在增大压电晶片长度的同时，大大增加压电致动器的径向尺寸；以及现有的该类致动器零件分开加工再进行组装，这两点都不利于致动器的微小化设计。

发明内容

本发明的目的是克服了现有技术的问题，提供了一种减小装配误差、拆装效率高效、结构紧凑且有利于微型化设计的角位移惯性式压电致动器。

为了达到上述目的，本发明采用以下方案：

一种角位移惯性式压电致动器，包括基座、定位轴承、通过所述定位轴承可转动连接在所述基座上的转动轴、与所述转动轴同旋转中心线连接的转动体；

所述转动体包括主质量块、压电晶片和冲击质量块；所述主质量块与所述转动轴同旋转中心线连接；所述冲击质量块位于所述主质量块的上方；

所述压电晶片竖向安装在所述主质量块与冲击质量块之间。

进一步地，所述压电晶片包括弹性基板和压电陶瓷片；所述弹性基板的一端连接在所述主质量块上，另一端竖向朝上延伸且与所述冲击质量块连接；所述压电陶瓷片连接在所述弹性基板的侧面上。

进一步地，所述弹性基板的另一端与所述冲击质量块之间通过柔性铰链结构连接。

进一步地，所述主质量块、弹性基板、柔性铰链结构、冲击质量块一体成型。

进一步地，所述柔性铰链结构呈T字形。

进一步地，至少两个所述压电晶片绕所述旋转轴的旋转中心线均匀布置在所述主质量块与冲击质量块之间。

进一步地，所述压电晶片具有4个；4个所述压电晶片绕所述旋转轴的旋转中心线呈圆周阵列布置在所述主质量块与冲击质量块之间。