[发明专利]基于多压电振子步进蠕动模式驱动的空间展开机构

说明书

技术领域

本发明涉及空间展开机构领域，具体涉及基于多压电振子步进蠕动模式驱动的空间展开机构领域。

背景技术

空间展开机构在柔性太阳电池、天线、对地遥感和深空探测器等的支撑结构等领域具有广泛应用，最为基本功能是要实现几个空间展开机构的同步舒张与收缩；目前成熟的空间展开机构均采用旋转电磁电机作为驱动元件，由于电磁电机输出运动为旋转运动、转速较高、出力小，一般需要配合减速器实现减速、增力的目的，这使得驱动结构十分复杂，制作成本高；由于电磁电机本身无自锁功能，实现运动平台锁定的常用方法是给电机保持一种上电状态，这种方式会带来不必要的能源损耗；此外，电磁电机工作过程中会产生电磁干扰，外部电场的存在也会影响电机的正常工作，这使得电磁电机驱动型空间展开机构在应用到电磁敏感的场合时，需要进行电磁隔离设计，这也会使得系统变得复杂而庞大。

压电振子是一种利用压电陶瓷的逆压电效应工作的共振式驱动器，它通过压电元件激励定子弹性体的固有振动，在弹性体表面特定区域形成具有驱动作用的椭圆轨迹运动，进而通过摩擦耦合将质点的微观运动转换成动子的宏观运动。压电振子具有结构简单、易于实现直线驱动、低速大转矩/推力、功率/力矩密度高、定位精度高、响应速度快、断电自锁、无电磁干扰且不受电磁干扰等优点。

发明内容

本发明为了解决现有电磁电机驱动型空间展开机构存在结构复杂、电磁干扰严重、自锁复杂的问题，提出了一种基于多压电振子步进蠕动模式驱动的空间展开机构。

基于多压电振子步进蠕动模式驱动的空间展开机构底座、两个出轴套筒、两个展开机构、四个压电振子、两个驱动轴和安装座，所述底座的两个相对侧壁的中心处均开有通孔，且所述两个侧壁上的通孔同轴，两个出轴套筒固定在所述两个通孔内，两个展开机构分别固定在所述底座的两个相对侧壁上，四个压电振子的末端均通过安装座固定在底座内部，四个压电振子的首端位于同一条直线上，两个驱动轴的一端分别与两个压电振子通过预紧力紧密连接，另一端穿过出轴套筒分别与两个展开机构连接。

有益效果：本发明的基于多压电振子步进蠕动模式驱动的空间展开机构通过给四个压电振子上的压电陶瓷片施加交流电压，使得振子产生谐振，进而在驱动足处形成椭圆轨迹振动，当任意一个驱动轴上的两个压电振子的交流电压呈半个周期的相位差时，通过两个驱动足和驱动轴端面之间的摩擦耦合实现驱动轴的步进蠕动，当给施加的电压信号断开时，通过驱动足和驱动轴端面之间的静摩擦力可实现展开机构的锁定；同理，通过给压电振子上的压电陶瓷片施加反向的交流电压，使得振子产生谐振，进而在两个驱动足处形成反向的椭圆轨迹振动，进一步通过驱动足和驱动轴端面之间的摩擦耦合实现展开机构的反向运动，当给施加的电压信号断开时，通过驱动足和驱动轴外表面之间的静摩擦力可实现展开机构的锁定。

本发明的基于多压电振子步进蠕动模式驱动的空间展开机构通过压电振子实现空间展开机构的直接驱动，具有结构简单、成本低、重量小、断电自锁且无能量消耗、加工装配十分简便、无电磁干扰、安全性高和易于实现系列化的突出优点。超声振子由于采用摩擦驱动，无电磁干扰，也不受电场干扰，有效地克服了传统电磁电机驱动型空间展开机构所存在的电磁兼容问题。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的基于多压电振子步进蠕动模式驱动的空间展开机构的立体图；

图2为图1的俯视图；

图3为具体实施方式三所述的压电振子4的立体图；

图4为展开机构3舒张状态下的结构示意图；

图5为展开机构3收缩状态下的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1和图2说明本具体实施方式，本具体实施方式所述的基于多压电振子步进蠕动模式驱动的空间展开机构包括底座1、两个出轴套筒、两个展开机构3、四个压电振子4、两个驱动轴5和安装座2，所述底座1的两个相对侧壁的中心处均开有通孔，且所述两个侧壁上的通孔同轴，两个出轴套筒固定在所述两个通孔内，两个展开机构3分别固定在所述底座1的两个相对侧壁上，四个压电振子4的末端均通过安装座2固定在底座1内部，四个压电振子4的首端位于同一条直线上，两个驱动轴5的一端分别与两个压电振子4通过预紧力紧密连接，另一端穿过出轴套筒分别与两个展开机构3连接。