[发明专利]一种双端固定安装的压电陶瓷复合驱动执行器

说明书

本发明公开了一种双端固定安装的压电陶瓷复合驱动执行器，涉及压电材料及其应用领域，包括压电复合振动单元、安装端接触头、弹簧、驱动头和金属安装底座；所述压电复合振动单元包括2个横向对称安装的复合变形叠层压电陶瓷元件，所述复合变形叠层压电陶瓷元件包括切变变形段和纵向变形段，所述复合变形叠层压电陶瓷元件的端部安装有所述接触头；所述驱动头安装在所述金属安装底座的上方；所述弹簧的一端安装在弹簧基座上，另一端安装在所述金属安装底座上；所述压电陶瓷复合驱动执行器采用双端刚性夹持的方式固定。本发明采用双端刚性夹持的方式，解决了常规压电振动执行器夹持难的问题，在工作时能保证定位的精度，提供较大的驱动力和驱动刚度。

技术领域

本发明属于压电材料及其应用领域，涉及压电执行器、电机的定位问题，尤其是涉及一种双端固定安装的压电陶瓷复合驱动执行器。

背景技术

压电执行器/电机是指一类压电器件，其利用压电材料的逆压电效应，也就是在压电元件上施加特定的激励信号，使得压电元件产生变形，可输出规定的位移或动作规律，此类压电元件被称为压电执行器，也被称为压电致动器、压电作动器、压电驱动器等，若此类压电元件的规律振动(如椭圆振动)用于连续输出，则此类元件可构成压电电机，或称为压电马达。

已出现一些钳位式压电电机，其一般采用三个压电单元复合工作，仿生尺蠖步进行走的模式，两端的压电单元负责夹紧或松开驱动杆，中间的压电单元负责伸长或缩短形成步进。现有的一些商品压电执行器，如Nanomotion Ltd.的直线电机，采用纵振模态和弯振模态的复合共振模态作为工作模态，采用柔性夹持方式。柔性夹持方式刚性不足，在快速定位时使用困难，定位精度也会受柔性部件影响，安装结构复杂，成本高，另一个严重问题是夹持本身会严重影响振动体的振动效率。

一些商品压电执行器/电机只能采用柔性夹持方式，严重影响振动体的振动效率，不适用于对刚度有要求的地方。仿生尺蠖步进行走适合沿着导杆的直线驱动，存在驱动结构复杂、驱动效率低、安装困难等问题，适用性不强。

为此，需要提出易于夹持的新型压电元件，用于能提供较大刚度，较大驱动力的超精密定位能力。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提出一种新的压电执行器、压电电机构造和驱动方法，既能用作执行器，配合控制算法进行高精度的定位，也可用作压电电机，用于长行程连续驱动，具有断电自锁等功能，提高系统本身效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种双端固定安装的压电陶瓷复合驱动执行器，其特征在于，包括压电复合振动单元、安装端接触头、弹簧、驱动头和金属安装底座；

所述压电复合振动单元包括2个横向对称安装的复合变形叠层压电陶瓷元件，所述复合变形叠层压电陶瓷元件安装在所述金属安装底座上；

所述复合变形叠层压电陶瓷元件包括切变变形段和纵向变形段，所述复合变形叠层压电陶瓷元件的端部安装有所述接触头；

所述驱动头安装在所述金属安装底座的上方；

所述弹簧的一端安装在弹簧基座上，另一端安装在所述金属安装底座上；

所述压电陶瓷复合驱动执行器采用双端刚性夹持的方式固定。

进一步地，所述压电陶瓷复合驱动执行器带有循环水冷散热装置。

进一步地，所述循环水冷散热装置包括，入水口、挖有L型通水孔的金属块、通水软管和出水口。

进一步地，所述压电复合振动单元包括2个横向对称安装的所述复合变形叠层压电陶瓷元件和一个纵向安装的所述复合变形叠层压电陶瓷元件，所述驱动头安装在纵向安装的所述复合变形叠层压电陶瓷元件的上端。

进一步地，纵向安装的所述复合变形叠层压电陶瓷元件的下部可以安装有弹性支撑元件。