[发明专利]一种差动旋转压电步进电机及电激励方式

说明书

本发明公开了一种差动旋转压电步进电机及电激励方式，包括驱动组件、动子、预紧机构和基座，所述预紧机构包括与所述基座固接的转轴，所述动子固定连接所述转轴，所述驱动组件一端连接所述基座，另一端通过所述预紧机构紧抱所述动子。所述驱动组件包括围绕转轴呈环形分布的第一驱动足、第二驱动足和第三驱动足，该第一驱动足、第二驱动足和第三驱动足均具有位移转换机构，所述位移转换机构上设有叠层压电陶瓷，且通过该叠层压电陶瓷驱动所述位移转换机构使所述动子旋转以带动所述转轴旋转。本发明的差动旋转压电步进电机用于解决现有步进电机存在断电自锁、大推力与高精度难以兼顾的问题。

技术领域

本发明涉及压电精密制动技术领域，具体涉及一种差动旋转压电步进电机及电激励方式。

背景技术

目前实现精密步进电机驱动的方式主要是尺蠖式精密驱动和惯性摩擦驱动两种方式。尺蠖式精密驱动能够提供较大的精度和推力，但是由于它的结构复杂导致驱动频率较小，从而导致驱动速度小，结构的复杂还导致控制难度加大，安装精度难以控制，另外，尺蠖型精密驱动的配合磨损严重，最终导致接触不良，性能弱化；摩擦惯性压电驱动装置的结构较简单、控制较容易、驱动速度较大，但是由于摩擦惯性压电驱动装置缺少钳位机构而导致预紧力不足，推力小。

叠层压电陶瓷因性能较优越，近年来制造工艺的提升，大规模生产的实现，越来越多的被应用在精密驱动上。叠层压电陶瓷具有纳米级精度的稳定输出位移，并且具有线性好、控制方便、分辨率高、响应频率高、发热少、无磁干扰、噪声低等特点，因此采用该结构设计的压电驱动器具有独特的优势。近年来，压电精密驱动技术已成为国内外精密驱动领域的研究热点之一。但目前的非共振式压电电机主要问题在于叠层压电陶瓷的迟滞效应影响，导致压电电机的回程误差积累而增大其定位误差，能解决该问题的双足驱动压电直线电机也存在大推力与高精度难以兼顾的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种差动旋转压电步进电机及电激励方式，综合利用压电精密驱动和摩擦惯性压电驱动的优点,解决断电自锁、大推力与高精度难以兼顾的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

一种差动旋转压电步进电机，包括驱动组件、动子、预紧机构和基座，所述预紧机构包括与所述基座固接的转轴，所述动子固定连接所述转轴，所述驱动组件一端连接所述基座，另一端通过所述预紧机构紧抱所述动子；

所述驱动组件包括围绕转轴呈环形分布的第一驱动足、第二驱动足和第三驱动足，该第一驱动足、第二驱动足和第三驱动足均具有位移转换机构，所述位移转换机构上设有叠层压电陶瓷，且通过该叠层压电陶瓷驱动所述位移转换机构使所述动子旋转以带动所述转轴旋转。

较佳实施例中，所述第一驱动足、第二驱动足及第三驱动足还都包括耐磨陶瓷球，所述耐磨陶瓷球设置在所述位移转换机构和动子之间且上下顶抵所述位移转换机构和动子。

较佳实施例中，所述预紧机构还包括弹簧、金属圆环及设置在转轴一端的六角螺母，所述弹簧套设在转轴上，所述金属圆环与所述弹簧相连接。

较佳实施例中，所述第一驱动足、第二驱动足及第三驱动足围绕转轴等间距设置。

较佳实施例中，所述动子为耐磨金属圆盘。

较佳实施例中，所述第一驱动足、第二驱动足及第三驱动足的耐磨陶瓷球为形状大小相同的球体。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：

施加三相电压激励电机第一驱动足的叠层压电陶瓷、第二驱动足的叠层压电陶瓷和第三驱动足的叠层压电陶瓷，使所述第一驱动足、第二驱动足及第三驱动足共同作用驱动动子。

优选地，所述第一驱动足、第二驱动足及第三驱动足共同作用驱动动子逆时针产生一个步进。