[发明专利]一种惯性非共振式双足压电直线作动器

说明书

本发明公开了一种惯性非共振式双足压电直线作动器，包括底座，底座上方设置有导轨，所述的底座的上方还设置有定子组件；定子组件为轴对称分布的定子组件左驱动足以及定子组件右驱动足；所述的定子组件左驱动足以及定子组件右驱动足内部分别安装有左叠层压电陶瓷以及右叠层压电陶瓷；所述的定子组件的驱动足的凸出部位与导轨一侧相接触；本发明还提供了一种惯性非共振式双足压电直线作动器的工作方法，通过对对称布置的两个驱动足机构中的左、右叠层压电陶瓷上分别施加电压慢升快降和快升慢降的同频锯齿波电压信号，以达到可以稳定的做连续直线运动，并且其具有结构简单、运行稳定、定位精确、运动分辨率高、成本较低的优点。

技术领域

本发明属于压电精密致动技术领域，具体是指一种惯性非共振式双足压电直线作动器及工作方法。

背景技术

压电直线电机因其结构简单、定位精确、易于集成等优势受到国内乃至全世界的广泛关注，并被应用于多个技术领域。基于叠层压电陶瓷的非共振式压电直线电机不仅拥有传统电机的优点，并且克服了传统超声电机易受环境因素影响的不足，具有较好的应用前景。

惯性式电机是一种利用压电陶瓷的快速变形产生的惯性冲击来实现微位移的微型驱动机构，它具有很多优势如：运动范围大、分辨率能达到纳米级、结构简单、部件可被微小化、并能在步进运动的同时实现精确定位等。

利用压电元件动态特性的惯性冲击式驱动器在精密驱动领域已经发展为一项独特的驱动型式，得到了广泛的研究与应用。然而就目前的对惯性式压电直线电机研究技术还有一些不足，如：电机部件的微小化并未完全得到实现，定位精确的电机结构较为复杂，运动的分辨率不高，运动不具有连续性使得推力受到了限制，制造成本较高。因此设计一种能够解决这些限制的压电直线电机一直是本领域技术人员待解决的技术难题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提出了一种惯性非共振式双足压电直线作动器，通过对对称布置的两个驱动足机构中的叠层压电陶瓷上分别施加电压慢升快降和快升慢降的同频锯齿波电压信号，以达到可以稳定的做连续直线运动，并且其具有结构简单、运行稳定、定位精确、运动分辨率高、成本较低等优点。

本发明是通过如下方法实现的：一种惯性非共振式双足压电直线作动器，包括底座，底座上方设置有导轨，其特在在于，所述的底座的上方还设置有定子组件；

所述的定子组件为轴对称分布的驱动足，分别为定子组件左驱动足以及定子组件右驱动足；左右驱动足（左右定子组件左驱动足）包含作左、右驱动足机构，左、右叠层压电陶瓷，左、右防剪切垫片，左、右预紧弹簧，左、右预紧螺钉，左、右预紧垫片；双驱动足的存在，使得电机可以稳定的做连续直线运动，垫片避免了驱动足运动部分与底座的直接接触；通过双驱动足的时序控制和共同作用，电机导轨的速度、推力及精度得到了较大的提升，实现了大行程、高精度的统一。

所述的定子组件左驱动足以及定子组件右驱动足内部分别安装有左叠层压电陶瓷以及右叠层压电陶瓷；左、右叠层压电陶瓷作为电机的驱动元件在施加电压后沿平行导轨运动方向产生位移。

所述的定子组件的驱动足的凸出部位与导轨一侧相接触，通过定子组件的驱动足的凸出部位与导轨通过摩擦接触，通过摩擦力作用驱动导轨作直线运动。

进一步，所述的定子组件左驱动足以及定子组件右驱动足分别通过左安装螺钉、右安装螺钉以及垫片固定在底座上。

进一步，所述的定子组件左驱动足还包括左驱动足机构，与左叠层压电陶瓷平行安装于左驱动足机构内部的左预紧弹簧；所述的左叠层压电陶瓷左右两侧设置有左防剪切垫片；所述的安装在左叠层压电陶瓷左侧左防剪切垫片与左预紧垫片接触，安装在左叠层压电陶瓷右侧左防剪切垫片与左驱动足右端梁接触。

预紧弹簧的存在弥补了机构回复力不足导致机构在回复阶段不能及时回到初始阶段，保证了作动原理的时序正确性，对电机性能的提升具有很大的作用。