[实用新型]仿生微纳米级压电旋转驱动装置

说明书

技术领域

    本实用新型涉及精密加工、精密定位、精密驱动和微机电系统领域，特别涉及一种仿生微纳米级压电旋转驱动装置，该装置具有较高的精度定位和驱动能力，利用直线柔性铰链将压电叠堆的直线运动转化为转子的旋转运动。

背景技术

随着现代科学技术的发展，微纳米技术在生命科学、微电子学、光学、超精密机械及其制造、精密测量医药卫生、半导体、生物化学、数据存储等学科领域中占据越来越重要的地位，微机械技术、微纳米测量技术、微纳米级的定位和驱动技术已成为当今世界高新技术领域的热门，人们对微纳米级的精密定位技术和微纳米级的精密驱动技术有着越来越多的需求。传统的驱动器存在结构尺寸大，易出现爬行等现象，定位精度较低，加工困难，存在较大间隙摩擦等缺点，已不能满足其精度要求。

因此，性能更优越的新型高精度驱动装置就受到广泛关注。因压电陶瓷驱动器具有频率响应高、体积小、位移分辨率高、发热少、无噪声、输出力大、换能效率高等优点，故压电陶瓷被广泛的应用到精密定位、精密驱动以及精密加工领域。因此，具有较高定位精度和微小位移，并可实现旋转运动的小型精密旋转驱动器是驱动器发展的必然趋势。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种仿生微纳米级压电旋转驱动装置，具有钳位稳定、载荷输出较大的特点，并能实现大行程运动、旋转运动输出等功能，解决了现有技术存在的上述问题。采用转子内部稳定钳位方式，定子与转子间无轴承连接。通过转子中封装的压电叠堆推动驱动柔性铰链和钳位柔性铰链，使之按一定时序运动，实现输出轴绕中心轴的连续360°双向步进式旋转运动。利用压电陶瓷驱动并提高系统微动精度、降低结构尺寸。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

仿生微纳米级压电旋转驱动装置，包括定子9、转子1、上盖8和下盖10，所述定子9无钳位机构，所述转子1与上盖8通过轴承Ⅰ11连接；所述转子1与下盖10通过轴承Ⅱ12连接；所述转子1内部封装有驱动压电叠堆Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ2、3、4、5和钳位压电叠堆Ⅴ、Ⅵ6、7；其中驱动压电叠堆Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ2、3、4、5分别用来驱动转子1旋转运动；钳位压电叠堆Ⅴ6和钳位压电叠堆Ⅵ7分别用于驱动转子1中封装的直线柔性铰链，实现精密定位功能。

所述的转子1无绕线结构。

所述的转子1为带接口转轴，定子9和转子1无轴承连接，转子1和上盖8、下盖10通过轴承Ⅰ、Ⅱ11、12相连。

全部可动部件采用形体可控面型的驱动压电叠堆Ⅰ~Ⅳ2~5、钳位压电叠堆Ⅴ、Ⅵ6、7，其运动是通过对驱动压电叠堆Ⅰ~Ⅳ2~5、钳位压电叠堆Ⅴ、Ⅵ6、7施加一定的电压和时序来实现，其输入电压和时序为可根据需要任意调节。

转子1的转动和停止均由薄壁柔性铰链与定子9间摩擦力作用实现。

转子1采用线切割方式加工，装配环节大大降低，结构小巧紧凑，精度较高。

    本实用新型的有益效果在于：可以实现绕转子轴线方向的旋转运动，其动态特性稳定，运行平稳，结构紧凑，具有极高的旋转分辨率，可实现大行程连续步进运动、具有极高的可重复定位能力，可作为精密试验台的驱动单元，可用于材料微观力学测试拉、扭测试的动力部分，其独特的微小结构和高精度的定位装置，以及多种时序的驱动模式，具有广阔的推广应用前景。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型的轴测示意图；

图2为本实用新型无上盖轴测示意图；

图3为本实用新型的主视示意图；

图4为本实用新型的俯视示意图；

图5为本实用新型的无上盖主视示意图；

图6为本实用新型的无上盖俯视示意图；

图7为本实用新型的无上盖B向视图；

图8为本实用新型的无上盖C向视图。

图中：1.转子；2.驱动压电叠堆Ⅰ；3. 驱动压电叠堆Ⅱ；4. 驱动压电叠堆Ⅲ；5. 驱动压电叠堆Ⅳ；6. 钳位压电叠堆Ⅴ；7. 钳位压电叠堆Ⅵ；8.上盖；9.定子；10.下盖；11.轴承Ⅰ；12. 轴承Ⅱ；13~18. 垫片Ⅰ~Ⅵ。     

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的详细内容及其具体实施方式。