[发明专利]一种基于压电结构的陶瓷制备高精度压机系统

权利要求书

1.一种基于压电结构的陶瓷制备高精度压机系统，其特征在于，包括压机机构和驱动控制电路，其中，压机机构包括压机机构本体和压电叠堆，压电叠堆设置在压机机构本体上，用于为压机系统提供压力来源，压机机构本体将压电叠堆形变产生的压力通过辅助机构作用于被施加机构处；驱动控制电路利用SPWM占空比调节施加在压电叠堆的电压大小，进一步控制压电叠堆的位移大小，实现将电压转换为压电叠堆形变位移，同时，压电叠堆形变产生的压力施加到待压陶瓷上。

2.根据权利要求1所述的基于压电结构的陶瓷制备高精度压机系统，其特征在于，压机机构本体为圆柱形陶瓷结构，其底部中心设有同心圆环槽，同心圆环槽底部厚度为0.5mm至2mm，该部位通过辅助机构作用于被施加机构处，同心圆环槽中心设有中心通孔，同心圆环槽周围均匀设置有若干压电叠堆槽，若干压电叠堆槽分别用于安装相对应的若干压电叠堆，相邻的压电叠堆槽侧壁之间均设有导线槽，且在其中一个压电叠堆槽的外侧壁设有一个汇总导线槽，该汇总导线槽穿透压机机构本体，用于将所有压电叠堆的供电线统一连接至驱动控制电路。

3.根据权利要求2所述的基于压电结构的陶瓷制备高精度压机系统，其特征在于，同心圆环槽底部还设有内环弧形凹槽和外环弧形凹槽，且在压机机构本体的顶部也设有与内环弧形凹槽和外环弧形凹槽分别相对应的顶部弧形凹槽，以减小压机机构中的应力集中。

4.根据权利要求2所述的基于压电结构的陶瓷制备高精度压机系统，其特征在于，压机机构本体上，压电叠堆槽的外围，每相邻两个压电叠堆槽之间还设有安装孔。

5.根据权利要求1所述的基于压电结构的陶瓷制备高精度压机系统，其特征在于，压电叠堆的形状和数量与压机机构本体上的压电叠堆槽的形状和数量相匹配，且压电叠堆的高度大于压电叠堆槽的深度。

6.根据权利要求1所述的基于压电结构的陶瓷制备高精度压机系统，其特征在于，压电叠堆的材料均为PZT-8，其形状均为圆柱形，且极化方向与安装方向均相同；每个压电叠堆的两端均加工有银镀层，用于为压电叠堆施加电压。

7.根据权利要求1所述的基于压电结构的陶瓷制备高精度压机系统，其特征在于，驱动控制电路包括：中央处理器模块、若干电压输出模块和若干位移信号调理模块，其中，电压输出模块和位移信号调理模块的数量均与压电叠堆的数量相对应，中央处理器模块集成有脉冲调制模块，且其计算核心可用于控制脉冲调制模块的波形输出与占空比，脉冲调制模块所产生的高频SPWM波分别输出到若干电压输出模块，电压模块产生驱动信号输出分别作用于若干压电叠堆；若干压电叠堆的形变位移分别通过设置在压机机构本体底部中心的同心圆环槽底部的若干应变片进行监测并分别输出至各位移信号调理模块，若干位移信号调理模块分别将各应变片测量的位移信号反馈至中央处理器模块，中央处理器模块将各位移信号采用数据融合算法实现纳米级位移解算，并通过调节相关参数对压机机构位移幅值进行修正，同时实现根据环境温度自动温度补偿和单传感器故障纠错。

8.根据权利要求7所述的基于压电结构的陶瓷制备高精度压机系统，其特征在于，电压输出模块包括功率放大模块和开关模块，其中功率放大模块利用功放芯片IR2110S对脉冲调制模块输出的SPWM波的电流与电压幅值进行放大处理，并用于驱动开关模块的MOS管；开关模块的MOS管与高电压电源相连，经过反复的接通与关断产生频率占空比与脉冲调制模块所产生的SPWM波相同，但幅值被放大的SPWM波。