[发明专利]大行程压电复合材料双晶片悬臂梁作动系统及其方法

摘要

本发明公开了一种大行程压电复合材料双晶片悬臂梁作动系统及其方法。它包括压电复合材料双晶片、非对称高压供电回路；压电复合材料双晶片是在中间层的上下表面贴敷两片压电复合材料的复合梁、梁的自由端与一轴固定、轴的两端套上两只微型轴承，轴承上套上预制卡槽的外环，在卡槽内嵌入弹性带，弹性带的另一端的两头与固定基座相连，紧绷的弹性带提供悬臂梁预压力；非对称高压供电系统包括了直流‑直流变压器、电阻、二极管、从而组成不对称的分压电路。本发明可使压电复合材料双晶片在全驱动电压下变形，从而大幅提高作动器输出位移，并克服传统压电陶瓷双晶片不可大幅弯曲的缺点；能够作为内部空间狭小、操控带宽大的微型飞行器伺服作动器。

主权项

1.一种大行程压电复合材料双晶片悬臂梁作动系统，其特征在于：包括压电复合材料双晶片悬臂梁（5）、非对称高压供电回路（7）；在压电复合材料双晶片悬臂梁（5）的中间层（5‑1）的上下表面分别贴敷上层压电复合材料（5‑2）和下层压电复合材料（5‑3），中间层（5‑1）的自由端与轴（6）固连，轴（6）的两端分别设置于轴承（3）中，在左右两侧的轴承（3）外分别套有预制卡槽轴承套（4），预制卡槽轴承套（4）外壁上周向预先开设有卡槽；两条弹性带（2）分别布置在压电复合材料双晶片悬臂梁（5）的左右两侧，且两条弹性带（2）的端部分别固定于固定基座（1）上，再分别将两条弹性带（2）中间段各箍入一个预制卡槽轴承套（4）的卡槽内，用于对压电复合材料双晶片悬臂梁（5）施加预压力；上层压电复合材料（5‑2）和下层压电复合材料（5‑3）的正负电极均引出导线（8）接入非对称高压供电回路（7）；非对称高压供电回路（7）的供电回路包括，直流‑直流变压器DC‑DC1的输入端与控制信号V1相连，直流‑直流变压器DC‑DC1的输出端的正极与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端和直流‑直流变压器DC‑DC1的输出端负极相连并接地，二极管D1的阴极与电阻R1相连的一端与电阻R2的一端、上层压电复合材料（5‑2）的正极、以及二极管D6的阴极分别相连，电阻R2的另一端与二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与上层压电复合材料（5‑2）的负极以及下层压电复合材料（5‑3）的负极相连；二极管D2的阴极与电阻R3的一端以及电阻R6的一端相连，并与二极管D5的阴极相连；二极管D6的阳极与电阻R6的另一端相连；电阻R3的另一端与二极管D3的阳极相连，二极管D3的阴极与下层压电复合材料（5‑3）的正极、电阻R5的一端、电阻R4的一端、以及二极管D4的阴极相连，电阻R5的另一端与二极管D5的阳极相连，二极管D4的阳极与直流‑直流变压器DC‑DC2的输入端正极相连，直流‑直流变压器DC‑DC2的输入端负极与电阻R4的另一端相连并接地；直流‑直流变压器DC‑DC2的输入端与控制信号V2相连。