[发明专利]电场式驱动器

说明书

技术领域

本发明提供一种电场式驱动器，属于将电能转换为机械能出力的驱动装置领域，可广泛代替各种电磁式驱动器以及应用于各种需要将电能转换为机械能出力的场合。

背景技术

目前普遍使用的驱动器主要为电磁式驱动器，它是通过对电磁线圈通过电流产生磁场，继而吸引衔铁输出动力和位移的，电磁式驱动器为电流驱动的，功耗很大，发热严重，并产生大量电磁噪声和音频噪音，其寿命很有限；基于逆压电效应之纵效应工作的叠层型压电致动器价格非常昂贵，目前仅应用于要求非常高的高精尖端设备；基于逆压电效应之横效应工作的压电双晶片致动器尽管节能，输出位移较大，但出力太小，不能普及应用。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种能耗极低、大出力大位移、寿命长、结构简单成本低、响应迅速、工作稳定可靠的电场式驱动器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明电场式驱动器包括致动器和驱动电路两部分，其特征在于：在弹性基板的两面或仅一个面粘贴压电陶瓷片，以此作成压电驱动片，把若干压电驱动片合理组合在一起作成致动器，从而把若干压电驱动片的出力和位移相叠加在一起，在驱动电路的控制驱动下共同输出动力和位移，达到大出力和大位移的目的。

本发明采用压电陶瓷片作为从电能到机械能的转换材料，本发明的压电陶瓷片基于逆压电效应之横效应或电致应变效应工作的，其稳态时仅通过极微小的漏电流，相比同规格电磁铁其功耗忽略不计，将它作成压电驱动片结构可使压电陶瓷片的位移得到许多倍的放大，而压电驱动片的结构非常简单，其生产成本低，压电驱动片自身无可动部件，其寿命很长，且响应很快，工作稳定可靠，并且发生意外卡死无响应的极端情况也不会损坏压电驱动片。

进一步，在紧临压电驱动片的一个侧面旁边设置挡板，以防止意外的过负荷冲击损伤压电驱动片。

更进一步，压电驱动片要串联缓冲电阻，以免初始充电电流对压电陶瓷片的冲击损害，为了便于连接缓冲电阻和提高响应速度，电容量大的压电驱动片的一个电极面按纵向均匀分割出若干小电极。

再进一步，压电驱动片可设置包括一片或多片压电陶瓷片，且压电陶瓷片可包括单层或多层压电陶瓷体，以使压电驱动片的结构简单紧凑，同一致动器使用特性一致的压电驱动片。

再者，致动器的可动部件的电气连线采用软导线，以适应致动器的可靠稳定工作需要。

本发明电场式驱动器的压电驱动片采用通电弯曲变形的工作方式。基于此，致动器包括转动式和直动式两种类型实施例，其特征分别为：

转动式实施例：把各压电驱动片的一端用一连接板等间距固定连接在一起，把各压电驱动片的另一端用转轴通过另一连接板等间距连接在一起，以使两个连接板产生相对平行运动输出动力和位移。

直动式实施例：每两片压电驱动片的两端分别用转轴通过两连接板等间距连接在一起组成基本单元，此两片压电驱动片按照相反弯曲变形方向配置，各相邻基本单元依次通过压电驱动片中部的连接块固定连接在一起。

各缓冲电阻设置安装在致动器的连接板上，以减少致动器的引线数量，简化结构。

本发明所述的压电驱动片的出力和复位是通过由驱动电路对压电陶瓷片充电和放电实现的，而不另加其它机械复位装置。

本发明所述的驱动电路包括整流电路、开关隔离电路、电压逻辑判断电路和放电开关电路，其中整流电路不设置在输入为直流电压的驱动电路中。整流电路把输入的交流电压转换成直流电压，该直流电压分别输入开关隔离电路和电压逻辑判断电路，开关隔离电路主要实现开关功能，电压逻辑判断电路根据输入电压的有无控制放电开关的导通或截止，存在输入电压时，开关隔离电路导通，放电开关电路截止，向各压电驱动片提供驱动电压，使驱动器出力；没有输入电压时，开关隔离电路截止，开关放电电路导通，各压电驱动片迅速释放存储的电荷，使驱动器复位。