[发明专利]一种变正压力压电旋转驱动器

说明书

本发明涉及一种变正压力压电旋转驱动器，包括固定底座、压电振子和中心轴；所述压电振子连接在中心轴的凹槽内，所述中心轴与固定底座凹槽间隙配合连接形成转动副，所述中心轴可绕其轴线转动。工作时，压电振子在正弦交变电压的驱动下发生往复运动，由于压电振子呈倾斜布置，旋转方向不同时，对固定底座产生的压力大小也不同，从而使中心轴转向不同时受到的摩擦力大小发生变化，最终中心轴实现定向转动。该驱动器除了具有一般压电驱动器响应快、精度高、无电磁干扰等优点外，还具备了结构简单、驱动信号容易获得和驱动原理简易的优势。

技术领域

本发明属于压电驱动领域，具体涉及一种变正压力压电旋转驱动器。

背景技术

压电驱动主要分为压电超声马达、钳位式压电驱动器、惯性式压电驱动器和变摩擦力式压电驱动器。压电超声马达分为行波驱动和驻波驱动；钳位式压电驱动器主要为仿尺蠖型压电驱动器，其结构一般较为复杂且需要多组压电振子；惯性式压电驱动器主要分为冲击式和粘滑式，此类驱动器通过不对称的驱动信号实现驱动器的定向移动，对信号发生器的要求较高；变摩擦力式压电驱动器根据其改变摩擦力的方式主要分为变材料和变正压力两类。因此，研发出一种结构简单、驱动信号容易获取的压电驱动器对压电驱动领域有重大意义。

发明内容

为了解决目前压电驱动器结构和驱动信号复杂的问题，提出了一种变正压力压电旋转驱动器，该驱动器由固定底座、压电振子和中心轴构成；所述压电振子连接在中心轴的凹槽内，所述中心轴与固定底座凹槽间隙配合连接形成转动副，所述中心轴可绕其轴线转动；所述压电振子包括压电悬臂梁和质量块，所述的中心轴包括定位段、驱动段和输出段；所述固定底座为带圆形凹槽的圆柱形构件，所述压电悬臂梁由压电薄片材料粘贴在矩形弹性基体上构成，所述质量块粘接在压电悬臂梁端部，所述定位段为圆柱体，所述驱动段为带倾斜凹槽的长方体，所述输出段为圆柱体；所述固定底座与机架连接在运动过程中始终保持静止，所述压电振子通电时发生来回振动进而带动中心轴发生转动，所述中心轴在压电振子的驱动下通过输出段输出力矩。该驱动器除了具有一般压电驱动器响应快、精度高、无电磁干扰等优点外，还具备了结构简单、驱动信号容易获得和驱动原理简易的优势。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种变正压力压电旋转驱动器，包括固定底座、压电振子和中心轴；其中所述压电振子包括压电悬臂梁和质量块，所述的中心轴包括定位段、驱动段和输出段；所述固定底座为带圆形凹槽的圆柱形构件，所述压电悬臂梁由压电薄片材料粘贴在矩形弹性基体上构成，所述质量块粘接在压电悬臂梁端部，所述定位段为圆柱体，所述驱动段为带倾斜凹槽的长方体，所述输出段为圆柱体；所述压电振子连接在中心轴的凹槽内，所述中心轴的定位段与固定底座凹槽间隙配合连接形成转动副，所述中心轴可绕其轴线转动。

工作时，压电振子在正弦交变电压的驱动下发生往复运动，由于压电振子呈倾斜布置，旋转方向不同时，对固定底座产生的压力大小也不同，从而使中心轴转向不同时受到的摩擦力大小发生变化，最终中心轴实现定向转动。驱动器的工作原理示意图如图4所示：如图4（a）所示，压电振子未通电时，驱动器处于静止状态；如图4（b）所示，驱动电压由最小到最大逐渐上升时，压电振子发生逆时针的运动，同时产生一个向上的压力，此时在压电振子驱动力和摩擦力共同作用下，中心轴逆时针转动w1角度；如图4（c）所示，驱动电压由最大到最小逐渐下降时，压电振子发生顺时针的运动，同时产生一个向下的压力，此时在压电振子驱动力和摩擦力共同作用下，中心轴顺时针转动w2角度；由于逆时针转动时中心轴受到的摩擦力较小，因此w1大于w2，中心轴在一个周期结束时逆时针转动一个角度。该驱动器除了具有一般压电驱动器响应快、精度高、无电磁干扰等优点外，还具备了结构简单、驱动信号容易获得和驱动原理简易的优势。

附图说明

图1 是本发明一种变正压力压电旋转驱动器整体结构示意图。

图2是本发明一种变正压力压电旋转驱动器中心轴结构示意图。