[发明专利]非对称结构精密压电粘滑直线马达及其驱动方法

权利要求书

1.一种非对称结构精密压电粘滑直线马达，其特征在于该非对称结构精密压电粘滑直线马达由固定支架（1）、加载机构（2）、定子（3）和动子（4）组成，其中加载机构（2）固定在固定支架（1）上，定子（3）安装在加载机构（2）上，动子（4）安装在固定支架（1）上；其特征在于所述固定支架（1）采用“L”字型结构，固定支架（1）包括固定支架安装孔（1-1），加载机构螺纹安装孔（1-2），导轨安装平面（1-3）和导轨螺纹安装孔（1-4）；固定支架安装孔（1-1）可与其它外围装置进行固定，加载机构螺纹安装孔（1-2）用于加载机构（2）的固定，导轨安装平面（1-3）和导轨螺纹安装孔（1-4）用于安装动子（4）；所述的加载机构（2）为非对称结构精密压电粘滑直线马达的锁紧力调节机构，加载机构（2）包括下固定平台（2-1）、上活动平台（2-2）、手动调节螺杆（2-3）和紧固螺钉（2-4）；下固定平台（2-1）和上活动平台（2-2）通过紧固螺钉（2-4）进行锁紧，调节手动调节螺杆（2-3）驱使上活动平台（2-2）移动，所述下固定平台（2-1）设置有螺纹孔（2-1-1）用于与手动调节螺杆（2-3）进行螺纹连接，下固定平台（2-1）设置有弹簧固定柱（2-1-2）用于安装弹簧（2-1-4），下固定平台（2-1）设置有导轨（2-1-3）用于上活动平台（2-2）的移动，导轨（2-1-3）设置有导轨安装螺钉（2-1-5），下固定平台（2-1）底部设置有安装孔（2-1-6）通过螺纹连接可实现与固定支架（1）之间的固定安装，下固定平台（2-1）设置有锁紧保持架（2-1-7）和锁紧保持架固定螺钉（2-1-8），上活动平台（2-2）上端面设置有螺纹孔（2-2-1）用于固定安装定子（3），上活动平台（2-2）与紧固螺钉（2-4）通过其侧面设置的螺纹安装孔（2-2-2）进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种非对称结构精密压电粘滑直线马达，其特征在于所述的定子（3）包括切口型铰链（3-1）、压电堆叠（3-2）、预紧螺钉（3-3）和调整垫片（3-4）；所述压电堆叠（3-2）通过预紧螺钉（3-3）和调整垫片（3-4）固定在切口型铰链（3-1）内，所述切口型铰链（3-1）的固定安装孔（3-1-1）与上活动平台（2-2）通过螺钉进行连接，切口型铰链（3-1）设置有第一半圆形柔性铰链（3-1-2），第二半圆形柔性铰链（3-1-3），第三半圆形柔性铰链（3-1-5）和第四半圆形柔性铰链（3-1-6），定子驱动足（3-1-4）驱动动子（4）运动，预紧螺钉安装孔（3-1-7）与预紧螺钉（3-3）进行螺纹连接，压电堆叠（3-2）的后端面与预紧螺钉（3-3）之间设置有调整垫片（3-4），压电堆叠（3-2）的前后端面与切口型铰链（3-1）之间设置有调整垫片（3-4），通过调整预紧螺钉（3-3）的旋合长度，可实现对压电堆叠（3-2）的轴向预紧调节。

3.根据权利要求2所述的一种非对称结构精密压电粘滑直线马达，其特征在于定子（3）的第一半圆形柔性铰链（3-1-2）和第二半圆形柔性铰链（3-1-3）具有相同的圆角半径值R1，第三半圆形柔性铰链（3-1-5）和第四半圆形柔性铰链（3-1-6）具有相同的圆角半径值R₂，R₁与R₂的比值范围为0.1~1，R₁与切口型铰链（3-1）壁厚的比值范围为0.02~0.9。

4.根据权利要求2所述的一种非对称结构精密压电粘滑直线马达，其特征在于定子（3）的切口型铰链（3-1）采用5052铝合金、6061铝合金、7075铝合金、Ti-35A钛合金或Ti-13钛合金材料。

5.根据权利要求2所述的一种非对称结构精密压电粘滑直线马达，其特征在于定子（3）的定子驱动足（3-1-4）端面相应涂有陶瓷类或玻璃纤维类摩擦材料。

6.根据权利要求1所述的非对称结构精密压电粘滑直线马达，其特征在于所述的动子（4）为双列交叉滚柱导轨，包括固定导轨（4-1）、活动导轨（4-2）、保持架（4-3）和导轨安装螺栓（4-4）；所述固定导轨（4-1）通过导轨螺纹安装孔（1-4）固定于导轨安装平面（1-3）上，活动导轨（4-2）端面相应涂有摩擦陶瓷，固定导轨（4-1）设置有保持架（4-3）和滚柱，动子（4）的固定导轨（4-1）和活动导轨（4-2）的两端设置导轨安装螺栓（4-4）。

7.一种非对称结构精密压电粘滑直线马达驱动方法，该驱动方法基于权利要求1所述的非对称结构精密压电粘滑直线马达实现；所述驱动方法特征在于驱动波为锯齿波，摩擦调控波为正弦波，其中锯齿波周期为T₁，激励电压幅值为V₁，对称性为D，摩擦调控波周期为T₂，激励电压幅值为V₂，锯齿波与摩擦调控波的周期比为T₁/T₂=10~100000，激励电压幅值比为V₁/V₂大于2。