[发明专利]单相激励双向运动的扁薄式直线型压电驱动器

说明书

本发明涉及一种单相激励双向运动的扁薄式直线型压电驱动器，包括定子、底座以及分别安装在底座上动子、夹持定位机构和预压力施加机构；所述的定子通过夹持定位机构安装在底座上，并通过驱动足与动子传动连接，所述的预压力施加机构与动子接触，用于调节定子与动子之间的预紧力。与现有技术相比，本发明仅需要一相激励信号，具有驱动电路简单、推重比大、轻薄扁平小等优点。

技术领域

本发明涉及压电驱动器领域，尤其是涉及一种单相激励双向运动的扁薄式直线型压电驱动器。

背景技术

压电驱动器的工作原理是利用压电材料的逆压电效应，激发弹性体(定子)在超声频段内的微幅振动，并通过定、动子(转子)之间的摩擦作用将高频微幅振动转换成动子(转子)的直线(旋转)运动，输出功率，驱动负载；压电驱动器具有扭矩/质量比大、结构紧凑、低速大扭矩、响应快、电磁兼容性和控制性能好等优点，已在机器人、精密仪器仪表、医疗器械、航空航天以及新型武器装备等领域得到广泛的应用。

根据激励信号的数量，压电驱动器分为双相和单相激励，双相激励需要通过多次调整与优化设计以实现两个模态的频率一致性，设计过程复杂且不确定性大。单相压电驱动器不需要进行频率一致性设计，驱动电路简单，易于压电驱动器的微型化。但目前存在的部分单相压电驱动器推重比小，并且设计的驱动器尺寸大，限制了其应用场合。

目前直线型压电驱动器夹持定位、预紧力施加方式以及动子的布置普遍存在结构复杂、不同机构相互干涉的问题，直接影响到压电驱动器性能，使得驱动器的实际运行效果大打折扣，甚至无法驱动从动件。夹持机构的布置需要考虑是否影响压电驱动器的结构性能，使得定子无法驱动动子。动子组件需要考虑与压电驱动器驱动尖的摩擦效果，如果动子从动的阻力过大，则影响压电驱动器的运行效果。而预紧力施加装置需要考虑到预紧力的调节是否方便、预紧力的大小能否定量衡量等因素。因此，直线型压电驱动器的夹持装置、动子组件、预紧力施加装置的设计对于驱动器的输出特性影响巨大，需要根据结构专门结构设计。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种单相激励双向运动的扁薄式直线型压电驱动器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种单相激励双向运动的扁薄式直线型压电驱动器，包括定子、底座以及分别安装在底座上动子、夹持定位机构和预压力施加机构；所述的定子通过夹持定位机构安装在底座上，并通过驱动足与动子传动连接，所述的预压力施加机构与动子接触，用于调节定子与动子之间的预紧力。

作为优选的技术方案，所述的定子包括金属基体、驱动足、横梁和四个贴在金属基体上的压电陶瓷片。

作为优选的技术方案，四个所述的压电陶瓷片通过环氧粘合剂分别粘贴在横梁上下方金属基体的前后面上。

作为优选的技术方案，四个所述的压电陶瓷片分别为第一压电陶瓷片PZT1、第二压电陶瓷片PZT2、第三压电陶瓷片PZT3和第四压电陶瓷片PZT4；

利用压电陶瓷的d₃₁效应，以第一激励信号激励第一压电陶瓷片PZT1和第三压电陶瓷片PZT3时，驱动足做右对角线斜椭圆运动，驱动动子右向运动；

以第二激励信号激励第二压电陶瓷片PZT2和第四压电陶瓷片PZT4时，驱动足做左对角线斜椭圆运动，驱动动子左向运动。

作为优选的技术方案，所述的第一激励信号为37900Hz的正弦激励信号，所述的第二激励信号为58200Hz的正弦激励信号。

作为优选的技术方案，所述的夹持定位机构包括U型底座、夹持螺栓和夹持螺母，所述的夹持螺栓穿入U型底座侧挡板的螺纹孔，左右各一个通过夹持螺栓与夹持螺母配合来夹持和定位定子。