[发明专利]压电作动器

说明书

本发明涉及一种压电作动器，包括：第一级弹性变形板、两个第二级弹性变形板、两个外部连接端盖和压电陶瓷，所述第一级弹性变形板具有中间空隙，所述中间空隙的第一内端面和第二内端面分别与所述压电陶瓷伸缩方向的第三端面和第四端面固定连接；两个所述第二级弹性变形板对称设置在所述第一级弹性变形板两侧，并分别与所述第一级弹性变形板串联连接，两个所述第二级弹性变形板并联连接；两个所述外部连接端盖位于所述压电陶瓷伸缩方向的两侧，所述外部连接端盖与所述第二级弹性变形板固定连接。本发明的压电作动器结构紧凑、位移放大效果好，适于用于具有精密直线位移驱动需求的场合。

技术领域

本发明涉及位移控制技术领域，具体的，本发明涉及一种压电作动器，尤其是一种具有位移放大的压电作动器。

背景技术

压电陶瓷具有逆压电效应，能够在电场作用下将电能转化为机械能，从而改变自身长度产生位移和驱动力。压电陶瓷的伸缩量与其输入电压存在较好的线性比例关系，且重复精度高，因此可应用需要精密调整相对位置关系的设施或设备中。

但是单独使用压电陶瓷时，相对于压电陶瓷在伸缩方向的初始长度，其产生的相对位移量很小，位移调整效率不高。利用金属结构的弹性变形可以对压电陶瓷输出的位移量进行增益放大。

目前利用具有弹性变形增益放大位移输出的压电陶瓷作动器多数采用单层平面式增益放大结构，这类作动器要获得高倍放大增益需要加大结构尺寸，不适合工作空间受限且需要大位移量的场合。并且从位移输入到输出中间经历的弹性变形量越大，作动器自身需要消耗的能量越高。

因此，现有技术需要进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有位移放大效果的压电作动器，以解决现有技术中压电作动器相对输出位移小，位移放大倍数低或结构不紧凑的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种压电作动器，所述压电作动器包括：第一级弹性变形板、两个第二级弹性变形板、两个外部连接端盖和压电陶瓷，所述第一级弹性变形板具有中间空隙，所述中间空隙的第一内端面和第二内端面分别与所述压电陶瓷伸缩方向的第三端面和第四端面固定连接；两个所述第二级弹性变形板对称设置在所述第一级弹性变形板两侧，并分别与所述第一级弹性变形板串联连接，两个所述第二级弹性变形板并联连接；两个所述外部连接端盖位于所述压电陶瓷伸缩方向的两侧，所述外部连接端盖与所述第二级弹性变形板固定连接。

优选的，所述压电作动器的整体结构相对于空间坐标系中X轴、Y轴和Z轴构建的三个互相垂直的面对称，其中所述Y轴方向与所述压电陶瓷伸缩方向一致。

优选的，所述第一级弹性变形板的结构和所述第二级弹性变形板的结构相对于所述三个互相垂直的面对称。

优选的，所述第一级弹性变形板和所述第二级弹性变形板内部存在截面尺寸小于相邻部位的柔节部位。

优选的，所述第一级弹性变形板包括中间部，第一端部、第二端部，第三端部和第四端部；所述第一端部和第二端部沿所述Y轴方向对称设置在所述中间部的两端；所述第三端部和第四端部沿所述X轴方向对称设置在所述中间部的两端；所述第一端部设置有相对于所述Y轴方向对称的第一柔节部位和第二柔节部位；所述第二端部设置有相对于所述Y轴方向对称的第三柔节部位和第四柔节部位；所述中间部设置有相对于所述Y轴方向对称的第五柔节部位和第六柔节部位；所述第三端和第四端部分别设置有相对于所述X轴方向对称的第七柔节部位和第八柔节部位以及第九柔节部位和第十柔节部位。