[发明专利]双定子固定式压电惯性驱动器及其驱动方法

说明书

一种双定子固定式压电惯性驱动器及其驱动方法，以解决当前压电粘滑直线马达由于采用单定子驱动所导致的输出推力小、行程短、精度低等技术问题。本发明由斜拉式定子组件、动子组件、滑动凸台、微位移调节装置和底座组成。所述斜拉式定子组件通过产生侧向位移，调整其与动子组件之间的接触正压力，以实现对摩擦力的综合调控；同时，本发明通过不同非对称电信号组合激励斜拉式定子组件，可实现输出加强型及运动急停型等多种驱动模式。本发明具有结构简单、负载能力强，且运动稳定等特点，在光学精密仪器和半导体加工等微纳精密驱动与定位领域中具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种双定子固定式压电惯性驱动器及其驱动方法，属于微纳精密驱动与定位技术领域。

背景技术

由于微纳米科技的迅速发展，传统的宏观大尺寸驱动装置，如普通电机、齿轮传动、丝杠螺母、蜗轮蜗杆等已很难满足现代科技的精度要求。各类精密超精密加工与测量技术、微机电系统、精密光学、半导体制造、现代医学与生物遗传工程、航空航天、机器人、军事技术等高尖端的科学技术领域都迫切需要亚微米级、微纳米级的精密驱动马达。压电材料逆压电效应的发现及具有优越性能的压电陶瓷材料的出现使得压电精密马达的研究得到了广泛关注，并在精密驱动领域显示出了广泛的应用前景。

由于压电叠堆体积小、频响高、发热少、输出力大、无噪声、性能稳定等优点，精密加工与定位技术中广泛采用基于压电叠堆驱动源的新型高精度驱动马达。传统的驱动马达往往存在结构复杂、载荷输出小，运动稳定性差等缺点，因此，设计一种结构简单、负载能力强，且运动稳定的微纳米级粘滑惯性驱动马达是十分有必要的。

发明内容

为解决传统的驱动马达存在的结构复杂、载荷输出小，运动稳定性差等问题，本发明公开了一种双定子固定式压电惯性驱动器及其驱动方法。

本发明所采用的技术方案：

所述双定子固定式压电惯性驱动器包括斜拉式定子组件、动子组件、滑动凸台、微位移调节装置和底座。其中，两个以压电叠堆为驱动源的斜拉式定子组件并联固定在底座上，动子组件安装在滑动凸台上，滑动凸台安装在底座上，微位移调节装置安装在底座上。

所述斜拉式定子组件包括方形垫片、铰链固定螺栓、基米螺钉、矩形结构铰链和压电叠堆；所述方形垫片和基米螺钉将压电叠堆固定在矩形结构铰链内；所述铰链固定螺栓固定安装矩形结构铰链；所述动子组件为双列交叉滚柱导轨；所述矩形结构铰链可采用5025铝合金、6061铝合金、7075铝合金、Ti-35A钛合金或Ti-13钛合金材料；所述矩形结构铰链两侧设置有几何形柔性铰链；所述矩形结构铰链后端部设置有铰链固定螺栓安装孔，通过铰链固定螺栓与铰链安装螺纹孔的螺纹连接将矩形结构铰链直接固定在滑动凸台上；所述矩形结构铰链尾部设置有基米螺钉安装螺纹孔，基米螺钉安装在基米螺钉安装螺纹孔内；所述矩形结构铰链设置有垫片限位槽；所述矩形结构铰链两侧设置有刚性连接梁，所述同侧的几何形柔性铰链通过刚性连接梁进行连接；所述矩形结构铰链顶部设置有半圆形驱动足；所述矩形结构铰链前端部设置有斜拉式运动转换梁，所述斜拉式运动转换梁由直梁和斜梁组成。

所述动子组件包括固定导轨、外围装置安装螺纹孔、活动导轨、限位螺栓、导轨安装孔、导轨固定螺栓和滚柱保持架组件；所述外围装置安装螺纹孔可与外围装置连接；所述滚柱保持架组件分别与活动导轨和固定导轨接触；所述限位螺栓安装与固定导轨和活动导轨两端；所述导轨安装孔通过导轨固定螺栓与导轨安装螺纹孔螺纹连接将固定导轨固定在滑动凸台的导轨安装平面上。

所述滑动凸台包括导轨安装螺纹孔、导轨安装平面、微位移调节装置凹槽、上限位螺钉、支撑架、上弹簧固定螺栓和上滑动轨道；所述导轨安装螺纹孔与导轨固定螺栓螺纹连接；所述导轨安装平面固定安装动子组件在滑动凸台上；所述微位移调节装置凹槽与顶端解耦球头接触；所述上限位螺钉安装在上滑动轨道的两端；所述支撑架与滑动凸台安装平面接触；所述上弹簧固定螺栓配合下弹簧固定螺栓安装弹簧；所述上滑动轨道与球形滑动导轨接触。