[发明专利]一种贴片式压电驱动旋翼飞行装置

说明书

本发明公开了一种贴片式压电驱动旋翼飞行装置，包括一个螺旋桨、一个转子机构和一个贴片式压电作动器。贴片式压电作动器为变截面杆式结构，由贴有压电陶瓷片的等截面矩形梁和变截面圆柱杆组成。其中，四片压电陶瓷片分别粘贴在等截面矩形梁的四个表面。转子机构由若干簧片通过一定预压力安装在贴片式压电作动器的变截面圆柱杆的驱动面上，螺旋桨固定在转子机构上。本发明通过激励两相具有相位差的电信号，激励贴片式压电作动器产生两相正交的二阶弯曲模态并相互耦合，使驱动面产生整体的类圆回转运动，并通过摩擦作用带动转子机构与螺旋桨转动。本发明整体结构灵活紧凑，易于微型化。

技术领域

本发明涉及一种贴片式压电驱动旋翼飞行装置，属于压电作动技术领域。

背景技术

无人驾驶飞机简称无人机，是一种由无线电遥控设备控制，或由预编程序操纵的非载人飞行器。由于具有零伤亡、使用限制少、隐蔽性好、效费比高特点，具有广阔的应用前景。为了能更隐蔽地渗透到房间、管道及洞穴等狭窄空间中执行侦查任务，要求飞行器尺寸更小，重量更轻，微小型飞行器这一概念便应运而生，并向着微型化的趋势更进一步发展。压电驱动本身具有体积小、质量轻、响应迅速、结构紧凑、无电磁干扰等良好的特点，很好的符合了微小型飞行器对于微机电系统(MEMS)中作动器的要求。将两者结合后旋翼飞行器的结构会更为紧凑且进一步被简化，可以获得更大的升力重量比，为完成更多样的飞行任务提供可能。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种贴片式压电驱动旋翼飞行装置，将压电驱动与旋翼飞行器结合。

技术方案：一种贴片式压电驱动旋翼飞行装置，包括螺旋桨、转子机构和贴片式压电作动器；所述贴片式压电作动器由变截面杆和设置在变截面杆表面上的四片压电陶瓷片构成；所述变截面杆包括位于下部的等截面矩形梁和位于上部的变截面圆柱杆两部分，所述四片压电陶瓷片分别粘贴在所述等截面矩形梁的四个表面；所述转子机构包括设置有偶数个沿圆周均匀分布偏心槽的圆柱环、与所述偏心槽对应的偶数个长方形簧片以及弹性圈；所述长方形簧片的一端设置有卡槽，另一端穿过所述圆柱环上的偏心槽与所述变截面圆柱杆的驱动面接触；所述弹性圈套接在各所述长方形簧片外侧，固定在所述长方形簧片的卡槽处，施加所述转子机构与贴片式压电作动器之间的预压力；所述螺旋桨固定在所述圆柱环上端。

进一步的，所述四片压电陶瓷片的极化类型相同，均在厚度方向极化；其中，所有压电陶瓷片根据在所述等截面矩形梁的四个表面的粘贴方向分为两组，位于同一方向的两片压电陶瓷片的极化方向相同。

进一步的，所述变截面圆柱杆部分具有两个连续变截面的凹形圆柱结构，直径最小的凹型圆柱结构的外圆周为所述驱动面。

进一步的，所述圆柱环上的偏心槽的开槽方向统一偏向一侧。

进一步的，当对所述贴片式压电作动器上的两组陶瓷片分别施加两相具有π/2相位差的电信号，使得贴片式压电作动器同时激发出两相相互垂直的二阶弯曲振动模态时，变截面杆的中间节点位于两个正交的二阶弯振的中间节点处，两组压电陶瓷片的粘贴位置分别位于各自激发出的二阶弯振的第一个最大振幅位置，所述驱动面位于所述二阶弯振的第二个最大振幅位置。

有益效果：本发明设计的贴片式压电驱动旋翼飞行装置结构紧凑、易于装夹、噪音小，能抗电磁干扰，其中贴片式的压电作动器结构形式简单灵活、容易实现微型化。作为一种旋翼装置本身可以获得很高的升力重量比。

附图说明

图1是本发明贴片式压电驱动旋翼飞行装置的三维示意图；

图2是本发明贴片式压电驱动旋翼飞行装置的结构示意图；

图3是转子机构结构示意图；

图4是贴片式压电作动器结构侧视图；

图5是压电陶瓷片极化的结构示意图；