[发明专利]一种贴片式压电螺杆泵液压直线作动器及其驱动方法

权利要求书

1.一种贴片式压电螺杆泵液压直线作动器，其特征在于，包括贴片式压电螺杆泵单元、液压缸、活塞以及活塞杆，其中：

所述贴片式压电螺杆泵单元包括外部衬套、压电陶瓷片以及内部螺杆，压电陶瓷片设置在外部衬套的外侧周向上，外部衬套的内部中间安装内部螺杆；

外部衬套本体内沿轴向设置有第一流道通孔、第一螺纹盲孔、第二流道通孔、第二螺纹盲孔，第一流道通孔、第一螺纹盲孔、第二流道通孔、第二螺纹盲孔沿外部衬套周向方向依次分布；

外部衬套左右两侧分别连接有液压缸，液压缸上设置有配套的流道通孔和螺纹通孔；

液压缸内设置有活塞，活塞杆伸入液压缸连接所述活塞；所述外部衬套为阶梯圆柱管结构，外部沿圆周均匀布置四个平面，压电陶瓷片对应安装在四个平面上；

每两片相对的压电陶瓷片设置为一组，设置两组，安装在所述平面上；

两组压电陶瓷片分别具有п/2相位差的电信号，分别激励出空间上互相垂直的一阶弯曲振动模态，外部衬套接地；两个模态在时间上具有п/2相位差；

激励压电陶瓷片，在一个周期内第一个四分之一周期，初始位置，外部衬套整体呈现一阶弯曲振动模态，在四分之一到二分之一周期间，外部衬套整体呈现一阶弯曲振动模态，在二分之一至四分之三周期间，外部衬套整体呈现反向一阶弯曲振动模态，在四分之三至周期结束期间，外部衬套整体呈现反向一阶弯曲振动模态，循环往复，形成外部衬套在空间上的旋转弯曲运动；给两组压电陶瓷片反向通电，即形成外部衬套反向旋转弯曲运动；

外部衬套内径小于活塞直径，阻挡活塞在直线运动中进入外部衬套内部；

内部螺杆设置在外部衬套内部中间弯曲振动振幅最大处。

2.根据权利要求1所述的贴片式压电螺杆泵液压直线作动器，其特征在于，所述内部螺杆采用橡胶材料、聚二甲基硅氧烷或者塑料。

3.根据权利要求1所述的贴片式压电螺杆泵液压直线作动器，其特征在于，外部衬套的内部中间设置一段矩形螺纹，内螺纹杆为外部设置矩形螺纹的杆结构，内螺纹杆与外部衬套通过矩形螺纹配合连接。

4.根据权利要求1所述的贴片式压电螺杆泵液压直线作动器，其特征在于，所述液压缸为一侧开口，一侧封闭的圆筒结构，封闭的一侧设置第一通孔；圆筒上对称设置两个半U型通孔，所述U型通孔从开口侧的侧面贯通至圆筒内侧壁面，两个U型通孔分别与第一流道通孔、第二流道通孔连通；

圆筒上还设置有与第一螺纹盲孔、第二螺纹盲孔连通的第一螺钉通孔、第二螺钉通孔。

5.根据权利要求1所述的贴片式压电螺杆泵液压直线作动器，其特征在于，所述活塞为环状结构。

6.根据权利要求1所述的贴片式压电螺杆泵液压直线作动器，其特征在于，外部衬套左右两侧通过密封圈连接液压缸，密封圈上设置有保证外部衬套和液压缸连通的通孔。

7.一种基于权利要求1-6任一项所述的贴片式压电螺杆泵液压直线作动器的驱动方法，其特征在于，包括如下步骤：

工作状态下作动器内部充满液体，给两组压电陶瓷片分别施加Usin(ωt)和Ucos(ωt)电信号，U为电信号峰值，ω为角频率，t为时间；

分别激发出外部衬套两个空间上互相垂直的一阶弯曲振动模态，这两个模态在空间上耦合出旋转弯曲运动，在外部衬套和内部螺杆的配合下产生沿螺旋线方向运动的可移动腔体；

将液体从左侧泵输到右侧，推动第二活塞杆线向右运动，第二活塞杆的有杆腔体积减小，挤压液体沿内部流道进入第一活塞杆的有杆腔，推动第一活塞杆向右作直线运动；当第二活塞杆运动至第二液压缸内侧壁面的流道孔的时候，内部液体停止流动。