[发明专利]一种多支撑双向压电旋转驱动器

说明书

本发明涉及一种多支撑双向压电旋转驱动器，包括：底座、中心转轴、第一连接板、第二连接板、第一周向压电驱动器和第二周向压电驱动器，其中：底座固定，中心转轴与底座间隙配合形成转动副，周向压电驱动器通过连接板旋转对称布置在中心转轴四周。对所述周向压电驱动器中其中两个压电振子施加交流电压使其变形，带动其中两脚支座移动，脚支座受到与移动方向相反的摩擦力，促使脚支座上不同摩擦系数的材料分别与工作面相接触，实现周向压电驱动器的定向移动，带动中心转轴的定向转动输出转矩。本发明实现了双向驱动，且具有结构简单、维护成本低、对工作面的要求较低和延长驱动器中压电陶瓷的使用寿命的优点。

技术领域

本发明属于压电驱动领域，具体涉及一种多支撑双向压电旋转驱动器。

背景技术

驱动器的性能直接影响自动化设备的性能，由于压电驱动元件具有体积小、响应速度快、可控精度高、换能效率高和无电磁干扰等优越性能，在超精密仪器、微机器人、精密定位和生物医学等领域得到广泛的应用。压电驱动主要分为直线驱动和旋转驱动，压电直线驱动现已取得较多成就，而旋转驱动还有待进行深入研究。现有的旋转驱动主要有压电惯性驱动和仿生驱动两类，其中仿生驱动主要是仿尺蠖型蠕动式驱动，这种驱动方法需要多个压电钳位堆叠，成本较高，同时需要一级甚至多级位移放大机构和运动转换机机构，结构较为复杂；压电惯性驱动主要有电控式和摩擦式，电控式主要利用非对称激励信号实现驱动，因此控制系统复杂。压电摩擦式驱动具有驱动结构简单、驱动机理新颖和驱动信号简单易于控制等优点，对压电摩擦式驱动器进行深入的研究将有利于压电驱动器进一步的推广和应用。

发明内容

为了解决目前压电驱动器结构较为复杂，多与工作面刚性接触，对工作环境要求高，易损耗构件不易更换的问题，提出了一种多支撑双向压电旋转驱动器，该驱动器由底座、中心转轴、第一连接板、第二连接板、第一周向压电驱动器和第二周向压电驱动器组成，其中所述底座为中心带圆形凹槽的圆柱体且位置固定，所述中心转轴包括定位段、驱动段和输出段，所述中心转轴的定位段与底座凹槽间隙配合连接形成转动副，所述中心转轴可绕其轴线转动，所述第一连接板和第二连接板为矩形薄板，所述第一周向压电驱动器和第二周向压电驱动器分别通过第一连接板和第二连接板旋转对称布置在中心转轴的驱动段两侧；所述第一周向压电驱动器包括：第一压电振子、第二压电振子、第三压电振子、第一脚支座、第二脚支座、第三脚支座和第四脚支座；其中其中所述第一压电振子、第二压电振子和第三压电振子都由压电薄片材料粘贴在矩形弹性基体上构成，所述第一压电振子、第二压电振子与第三压电振子依次连接，所述第一脚支座一端布置在第一压电振子下表面、另一端为自由端，所述第二脚支座一端连接在第一压电振子和第二压电振子之间的下表面、另一端为自由端，所述第三脚支座一端连接在第二压电振子和第三压电振子之间的下表面、另一端为自由端，所述第四脚支座一端连接在第三压电振子下表面、另一端为自由端，所述第一脚支座自由端由截面为半圆形的第一高摩擦系数材料和第一低摩擦系数材料复合而成，所述第二脚支座、第三脚支座和第四脚支座结构、大小和材料与第一脚支座完全相同的，所述四脚支座自由端相同摩擦系数材料相邻布置；所述第二周向压电驱动器和第一周向压电驱动器结构完全相同且两周向压电驱动器关于中心转轴呈旋转对称。

所述中心转轴驱动段可为正N(N大于等于4)面体，所述第一周向压电驱动器的个数可为K(K大于等于2)且各周向压电驱动器由第一连接板连接呈旋转对称布置在与中心转轴四周。