[发明专利]两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器及其工作方法

说明书

本发明两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器包括：第一弯曲压电振子、安装座、V形连杆、动子、第二弯曲压电振子、滑动副，通过两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器交替工作，实现大行程步进式运动输出，具有运动行程大、动子不会产生运动回退现象，有效改善动子的输出特性；在其工作方法中，致动过程可实现大行程步进式运动输出，直线动子可实现向左或向右运动以及旋转动子顺时针或逆时针运动；有效改善动子的输出特性，具有行程大、无位移回退现象，压电陶瓷元件少、激励信号数少、控制系统简单。

技术领域

本发明涉及压电驱动技术领域，特别涉及一种两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器及其工作方法。

背景技术

压电驱动器是利用压电陶瓷材料的逆压电效应，通过施加特定形式的电信号激励压电陶瓷-金属复合定子产生相应的振动或变形，进一步通过定子与动子间摩擦作用实现机械运动输出，与电磁电机相比具有不受电磁干扰、可直接驱动、断电自锁等突出特点。根据工作时振动状态不同，现有压电驱动器主要可以分为共振型和非共振型两大类，其中非共振型压电驱动器具有分辨力高、磨损小等技术优势。

非共振型压电驱动器主要包括直驱式、惯性式和尺蠖式三种类型，其中直驱式压电驱动器的运动行程受限于压电陶瓷元件的最大变形，通常在μm量级，在大行程场合中的应用受到限制；惯性式压电驱动器和尺蠖式压电驱动器具有运动行程大的优点，但惯性式压电驱动器由于其致动原理常导致动子在工作中出现运动回退现象，劣化了输出特性，而尺蠖式压电驱动器通常包括至少三个压电陶瓷元件，导致所需激励信号数较多，对驱动电源要求高，且整体结构以及控制系统较为复杂。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，构思了两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器，通过两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器，其致动过程可实现大行程步进式运动输出，可有效改善动子的输出特性，增大动子的输出步距。

实现本发明的一种技术方案是：两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器，其特征是，它包括：第一弯曲压电振子1、安装座2、V形连杆3、动子4、第二弯曲压电振子6、滑动副7，在所述V形连杆3两个斜杆交汇处设驱动足3.1，所述的驱动足3.1外形是半圆柱面，在所述V形连杆3两个斜杆端部分别设置相同的连接座3.3，所述的第一弯曲压电振子1和第二弯曲压电振子6的一端分别同连接座3.3固连，所述的第一弯曲压电振子1和第二弯曲压电振子6平行设置，所述的第一弯曲压电振子1和第二弯曲压电振子6的另一端与安装座2固连，在所述的滑动副7与驱动足3.1间设置动子4，所述的动子4的上、下轨道分别接触滑动副7与驱动足3.1。

进一步，所述的第一弯曲压电振子1或第二弯曲压电振子6包括：偶数片方形压电陶瓷1.1和振子端盖1.2，偶数片方形压电陶瓷1.1包括左、右两个极化方向相反的极化分区。

进一步，所述的V形连杆3包括：驱动足3.1、柔性铰链3.2、连接座3.3，在所述V形连杆3两个斜杆上分别设置柔性铰链3.2。

进一步，所述的滑动副7为导轨滑块。

进一步，所述动子4可为直线动子或旋转动子。

实现本发明的另一种技术方案是：两平行弯曲振子复合致动步进式压电驱动器的工作方法，其特征是，它包括以下步骤：

1)第二弯曲压电振子6施加负电压向右弯曲，同时，第一弯曲压电振子1施加正电压向左弯曲，驱动足3.1运动到竖直方向最低点压紧动子4；

2)第二弯曲压电振子6的电压保持不变，同时，第一弯曲压电振子1施加负电压向右弯曲，驱动足3.1运动到水平方向右侧极限位置；

3)第二弯曲压电振子6施加正电压向左弯曲，同时，第一弯曲压电振子1的电压保持不变，驱动足3.1运动到竖直方向最高点；

4)第二弯曲压电振子6的电压保持不变，同时，第一弯曲压电振子1施加正电压向左弯曲，驱动足3.1运动到水平方向左侧极限位置；