[发明专利]一种夹心式压电驱动与能量收集的减振装置及方法

权利要求书

1.一种夹心式压电驱动与能量收集的减振装置，其特征在于，包括压电双螺纹电机（1）、板式压电弹簧（37）、连接件（4）及动质量块（5），其中：

所述板式压电弹簧（37）的两端分别设置在所述压电双螺纹电机（1）的两端；

所述动质量块（5）设置在所述板式压电弹簧（37）上；

所述连接件（4）的一端固定连接在所述压电双螺纹电机（1）上，所述连接件（4）远离所述压电双螺纹电机（1）的一端活动连接在所述动质量块（5）上；

所述压电双螺纹电机（1）包括正螺纹块（6）、反螺纹块（7）及压电振子（8），所述压电振子（8）的两端分别螺纹设置在所述正螺纹块（6）和所述反螺纹块（7）上；

所述压电振子（8）包括正螺杆（10）、反螺杆（11）及螺杆压电片组（9），所述螺杆压电片组（9）夹设在所述正螺杆（10）和所述反螺杆（11）之间，且所述正螺杆（10）远离所述螺杆压电片组（9）的一端设置在所述正螺纹块（6）上，所述反螺杆（11）远离所述螺杆压电片组（9）的一端设置在所述反螺纹块（7）上；

所述螺杆压电片组（9）包括沿所述正螺杆（10）靠近所述反螺杆（11）的方向依次设置的第一电极片（29）、第一螺杆压电片（30）、第二电极片（31）、第二螺杆压电片（32）、第三电极片（33）、第三螺杆压电片（34）、第四电极片（35）及第四螺杆压电片（36）；

所述板式压电弹簧（37）包括第一板式压电弹簧（2）和第二板式压电弹簧（3），所述第一板式压电弹簧（2）和所述第二板式压电弹簧（3）相互靠近的一端均设置在所述动质量块（5）上，所述第一板式压电弹簧（2）远离所述动质量块（5）的一端设置在所述正螺纹块（6）上，所述第二板式压电弹簧（3）远离所述动质量块（5）的一端设置在所述反螺纹块（7）上。

2.根据权利要求1中所述的夹心式压电驱动与能量收集的减振装置，其特征在于，所述正螺杆（10）上设置有用于固定连接振动源装置的第一工字结构（15），所述反螺杆（11）上设置有用于固定连接振动源装置的第二工字结构（16）。

3.根据权利要求2中所述的夹心式压电驱动与能量收集的减振装置，其特征在于，所述第一工字结构（15）设置在所述正螺杆（10）的节点处，所述第二工字结构（16）设置在所述反螺杆（11）的节点处。

4.根据权利要求1中所述的夹心式压电驱动与能量收集的减振装置，其特征在于，所述正螺杆（10）、所述反螺杆（11）及所述螺杆压电片组（9）上穿设有将三者固定在一起的固定螺栓（12）。

5.根据权利要求1中所述的夹心式压电驱动与能量收集的减振装置，其特征在于，所述第一板式压电弹簧（2）包括第一板簧（21），所述第二板式压电弹簧（3）包括第二板簧（22），所述第一板簧（21）和所述第二板簧（22）上均间隔设置有多个螺杆压电片（17）；

所述第一板簧（21）的一端连接设置在所述第二板簧（22）的一端，且所述第一板簧（21）远离所述第二板簧（22）的一端设置在所述正螺纹块（6）上，所述第二板簧（22）远离所述第一板簧（21）的一端设置在所述反螺纹块（7）上。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的夹心式压电驱动与能量收集的减振装置的夹心式压电驱动与能量收集的减振方法，其特征在于，包含以下步骤：

Usin(ωt)电信号施加步骤：对压电振子（8）中的第二电极片（31）施加Usin(ωt)电信号，其中U为电压值，ω为角频率，t为时间，激励出压电振子（8）中的正螺杆（10）和反螺杆（11）的一阶弯曲振动模态，使得压电振子（8）中的正螺杆（10）和反螺杆（11）产生上下弯曲运动；

Ucos(ωt)电信号施加步骤：对压电振子（8）中的第四电极片（35）施加Ucos(ωt)电信号，激励出压电振子（8）中的正螺杆（10）和反螺杆（11）的一阶弯曲振动模态，使得压电振子（8）中的正螺杆（10）和反螺杆（11）产生前后弯曲运动，其中压电振子（8）中的第一电极片（29）、第三电极片（33）、正螺杆（10）及反螺杆（11）接地；

组合施加步骤：同时施加Usin(ωt)电信号和Ucos(ωt)电信号，上下弯曲运动和前后弯曲运动耦合出空间上的旋转弯曲运动，即摇头运动，通过精密驱动改变正螺纹块（6）和反螺纹块（7）之间的距离。