[发明专利]一种新型直线压电作动器

说明书

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，尤其是涉及一种新型直线压电作动器。

背景技术

由于压电材料具有优越的动态性能、高能量密度和增量式定位能力，所以目前世界多国重点研究使用压电材料的作动器（压电作动器）。和传统的电磁作动器相比，压电作动器具有不需要绕组和磁路、不依靠电磁耦合来获得动力、定位精度高、输出力大和响应速度快等优点。压电作动器的种类繁多，对于应用于输出直线或旋转运动的压电作动器，可以分为：压电超声电机、压电微位移作动器、压电惯性作动器和压电尺蠖作动器。目前，压电超声电机发展较为成熟，已成功运用到光学机器、汽车、航空航天和生物医学工程等领域中。压电超声电机具有低速大转矩、结构紧凑、响应速度快、噪声极低、断电自锁、不受磁场干扰、运动精确等优点及耐低温、可在真空中正常运行等特点，但压电超声电机由于其原理的限制导致输出力较小。压电微位移作动器的结构较为简单紧凑，输出力大，定位精度高，动态特性好，但工作行程较小。压电惯性作动器具有高分辨率、大行程的特点，但没有箝位机构导致输出力和输出刚度较小，且定位精度低。

发明内容

为克服上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种新型直线压电作动器，该作动器主要由由丝杠、承载螺母、力矩电机及驱动螺母等组成，其特征在于：承载螺母、力矩电机和驱动螺母通过柔性联轴器依次连接在一起，置于外壳的内部，驱动螺母的另一侧设有压电叠堆，丝杠位于作动器的中心，穿过压电叠堆、驱动螺母、柔性联轴器、力矩电机和承载螺母，丝杠位于作动器内部的一端上设有滚珠花键，压电叠堆及滚珠花键均置于外壳的内部。

所述丝杠与承载螺母及驱动螺母的螺旋面锲角小于7°。

本发明的优点是：该作动器螺旋箝位机构只需偏转扭矩，不需偏转力，可以方便地通过传统的电磁电机或者超声电机提供偏转扭矩，具有大行程、大推力、断电自锁和成本低等特点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种新型直线压电作动器，该作动器主要由由丝杠1、承载螺母2、力矩电机3及驱动螺母4等组成，承载螺母2、力矩电机3和驱动螺母4通过柔性联轴器5依次连接在一起，置于外壳8的内部，驱动螺母4的另一侧设有压电叠堆6，丝杠1位于作动器的中心，穿过压电叠堆6、驱动螺母4、柔性联轴器5、力矩电机3和承载螺母2，丝杠1位于作动器内部的一端上设有滚珠花键7，压电叠堆6及滚珠花键7均置于外壳8的内部。

所述丝杠1与承载螺母2及驱动螺母4的螺旋面锲角小于7°。

工作原理如下：

工作时，同时施加压电叠堆6激励信号和力矩电机3起动信号后，压电叠堆6开始伸长，将驱动螺母4向上顶，驱动螺母4带动丝杠1向上运动。此过程中，丝杠1带动承载螺母2向上运动，因此承载螺母2不再承受负载压力，开始在力矩电机3的带动下正向旋转，产生向着承载面方向的轴向位移。因驱动螺母4和压电叠堆6之间的压力很大，所产生的摩擦力阻止了驱动螺母4跟随力矩电机3旋转。

压电叠堆6继续伸长到最大伸长位置处，继续带动丝杠1向上运动。此过程中，承载螺母2在力矩电机3的带动下继续正向旋转，直到旋回承载面，驱动螺母4同样因其和压电叠堆6之间的摩擦力而不跟随力矩电机旋转。