[实用新型]一种采用柔性放大结构的叠层式压电制动器

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种采用柔性放大结构的叠层式压电制动器，其属于超声电机领域中的压电执行器。

背景技术：

摩擦式离合制动装置在机械传动中是不可缺少的执行机构，要求能输出尽量大的制动力矩、同时消耗较少的能源且产生不大的位移。在工业制动器和汽车制动器领域通常要求较大的力矩，对精度和功耗等要求无特定要求，因此多采用电磁式作动器来驱动制动部件运动而实现抱紧，形成制动力(矩)。由于电磁作动的机理所致，带来了系统比较复杂、有电磁干扰、难以微小化和控制的缺点，使其在一些要求对制动效果实现精确控制的场合难以得到应用。例如，在航天器的精密轴系里，不仅对制动系统的体积、重量和功耗提出了更高要求，对传动力实现高分辨率的控制、即轴的转速实现无级调控，还要求制动系统具良好的有电磁兼容性——这都是传统的电磁式制动器难以满足的。

压电式制动器是利用压电陶瓷的逆压电效应来实现电能到机械能转换的新型动力输出装置，能够在体积、重量和输出力之间达到良好平衡，而且没有电磁兼容的问题。然而，尽管压电陶瓷能够输出大的推力，但其直接输出的位移很小(纳米级)，很难直接用于推动制动盘实现制动效果。而采用普通机构的放大效果有限(最多几倍)，不能获得数量级的放大，实现较大的位移输出比较困难。此外，微小的位移输出对制动器装配精度要求极高，因此，之前的压电制动仅止步于构想与概念，尚缺乏真正应用的可行性。

实用新型内容：

本实用新型提供一种体积小，易于加工、装配和使用，无电磁干扰、响应快、易控制的采用柔性放大结构的叠层式压电制动器。

本实用新型采用如下技术方案：一种采用柔性放大结构的叠层式压电制动器，其包括非旋转部件、安装于非旋转部件中的制动器支架、圆环、键、制动盘及旋转部件，所述圆环位于非旋转部件中且圆环的内圆与制动器支座通过键相连并定位，所述制动盘的内圆与圆环的外圆相间隙配合，所述旋转部件安装于圆环上方且与制动盘相固连，所述采用柔性放大结构的叠层式压电制动器还包括有嵌设于所述圆环中的叠层压电陶瓷、设置于所述叠层压电陶瓷一侧的用以提供预紧力的楔块及对所述叠层压电陶瓷的伸长位移进行放大和控制的等腰三角位移放大结构。

所述叠层压电陶瓷共包括有三对，且每对叠层压电陶瓷上均设置有一个等腰三角位移放大结构。

所述制动器支架为阶梯状，所述圆环与制动器支座的最上层阶梯相连并定位。

所述采用柔性放大结构的叠层式压电制动器还包括有安装于所述制动盘的外圆环上的轴承。

本实用新型具有如下有益效果：

(1).本实用新型通过等腰三角位移放大柔性结构设计来对叠层压电陶瓷诱发的变形放大，可确保输出较大的位移和力，通过主从装配结构的设计简化了制动器在应用系统上的安装精度；

(2).通过调节叠层压电陶瓷的激励电压和频率，实现对制动力的精密控制；

(3).在装配上，通过保证圆环外圆与制动盘内圆的间隙配合精度，降低了压电制动器对应用系统的装配精度要求，提高了压电制动器的应用范围；

(4).利用叠层压电陶瓷低电压激励、大推力、响应快的特点，使得制动器能够在毫秒时间范围内实现制动盘抱紧和释放之间交替；

(5).与现有技术相比，本实用新型还具有更大推重比、更高的制动效率以及更易微型化等优点。

附图说明：

图1是压电制动器的结构示意图。

图2是圆环截面图。

图3是圆环受力变形方式。

图4是圆环内部等腰三角位移放大结构示意图。

其中：

1、旋转部件，2、圆环，3、制动盘，4、轴承，5、键，6、制动器支座，7、非旋转部件，8、叠层压电陶瓷，9、楔块。

具体实施方式：