[发明专利]一种直线型压电电机及其驱动方法

权利要求书

1.一种直线型压电电机，其特征在于，包括底板，以及设置在底板上的动子、固定块和定子，定子包括接触杆、微位移放大机构和第一压电叠堆，所述接触杆第一端与动子中的动子滑块摩擦接触，推动动子滑块直线运动，接触杆第二端与第一压电叠堆面接触，第一压电叠堆另一端固定，接触杆第三端与固定块固定连接，接触杆第四端与微位移放大机构的驱动足接触，微位移放大机构为压电驱动机构；第一压电叠堆通过接触杆向动子滑块施加法向预紧力，微位移放大机构通过接触杆向动子滑块施加切向力；

所述接触杆包括第一支杆、第二支杆、第三支杆和第四支杆，其中第一支杆、第二支杆、第四支杆的轴线均垂直于第三支杆，第一支杆、第二支杆分别设置在第三支杆的两侧，二者不同轴，形成一个杠杆；

所述微位移放大机构包括第二压电叠堆、第三压电叠堆和变形支架，所述变形支架由半椭圆机构与半长方形机构连接而成，为一金属弹性体，变形支架两侧面分别与第二压电叠堆、第三压电叠堆直接贴合，变形支架顶端设有驱动足。

2.根据权利要求1所述的直线型压电电机，其特征在于，所述动子滑块在一滑块固定座上滑动，滑块固定座固定在底板上，滑块固定座开有槽；在动子滑块与接触杆接触的一侧设有耐摩擦涂层。

3.根据权利要求1所述的直线型压电电机，其特征在于，所述直线型压电电机包括两个定子，每个定子固定在一定子固定板上，定子固定板固定在底板上；两个定子关于底板中心轴线对称。

4.根据权利要求1或3所述的直线型压电电机，其特征在于，所述接触杆第二端的端部设有圆弧过渡段；接触杆第一端采用一呈棱柱型的变幅杆，越靠近端部截面越小。

5.根据权利要求4所述的直线型压电电机，其特征在于，

所述变形支架两侧面与第二压电叠堆、第三压电叠堆的贴合面均为面接触，驱动足与接触杆为点接触，驱动足为柔性铰块，与微位移放大机构一体；

所述半椭圆机构中椭圆长轴和短轴的比值在1.7～1.9之间。

6.根据权利要求4所述的直线型压电电机，其特征在于，

所述第一压电叠堆竖直方向设有竖直预紧机构，该机构给第一压电叠堆施加一定的预紧力，使其和接触杆充分接触；

所述微位移放大机构在定子固定板上的位置由水平预紧机构限定，该水平预紧机构对第二压电叠堆、第三压电叠堆的外侧面施加一定的预紧力。

7.根据权利要求6所述的直线型压电电机，其特征在于，

所述水平预紧机构包括预紧组合杆、预紧夹持螺栓，所述预紧组合杆设置在微位移放大机构的两侧，预紧组合杆由预紧夹持螺栓固定；

所述第一压电叠堆以及微位移放大机构中的第二压电叠堆、第三压电叠堆，均分别包括若干片压电陶瓷片以及电极片，相邻两片压电陶瓷片极化方向相反，相互粘接在一起。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的直线型压电电机的驱动方法，其特征在于，包括步骤：

在一定预紧力的作用下，对微位移放大机构中的压电叠堆给予电压激励，使得微位移放大机构中的驱动足往切向变形，与接触杆充分接触并推动接触杆往切向运动；

同时，在一定预紧力的作用下，对第一压电叠堆给予电压激励，使得第一压电叠堆水平方向变形，与接触杆充分接触并推动接触杆往水平方向运动；

通过控制上述各个压电叠堆的电压激励的波形，接触杆推动动子滑块运动，进而实现电机驱动。

9.根据权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，所述微位移放大机构中的压电叠堆施加的电压波形为间断的三角波，第一压电叠堆施加的电压波形为间断的梯形波。