[发明专利]一种基于悬臂梁振动的压电驱动微马达装置及其工作方法

说明书

本发明具体涉及一种基于悬臂梁振动的压电驱动微马达装置，包括第一固定端、压电片、微悬臂梁、质量块、铰链、惯性轮轴、连杆、惯性轮、交流电源和电源开关；微悬臂梁一端与固定端固定连接，另一端与质量块固定连接；压电片贴在微悬臂梁上，压电片与电路连接导通；连杆一端与质量块连接，另一端与惯性轮连接。闭合电源开关，交流电源给压电片施加交流电压，压电片发生伸缩变形，带动微悬臂梁振动，质量块随微悬臂梁上下运动，推动连杆做平面运动，惯性轮做定轴转动；断开电源开关，压电片恢复原始形态，微悬臂梁恢复静止，惯性轮停止转动。利用振动微悬臂梁位移放大效应，梁右端质量块产生振动位移，能将微悬臂梁的振动转化为驱动惯性轮的转动。

技术领域

本发明属于微机械马达领域，具体涉及一种基于悬臂梁振动的压电驱动微马达装置及其工作方法。

背景技术

微机电系统在通讯、航空航天、医药和农业等领域有着广泛的应用和巨大的前景，微机电系统主要包含微型传感器、执行器和相应的处理电路。执行器在整个系统中起着关键的作用，它的功能是利用不同的原理与执行机构来产生力并实现位移。微型马达是一种典型的微型执行器,微型马达是一种典型的微型执行器,是指体积和容量较小，输出功率较小的电机或应用条件比较特殊的电机。压电马达是微型马达的一个分类，是利用压电片正逆压电效应,把电能转换成机械能。现阶段，压电马达多以定子和转子的结构实现旋转或直线运动，结构较复杂，且加工精度要求较高。

发明内容

针对压电马达现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于微悬臂梁振动的压电驱动微马达装置及其工作方法，结构简单，易加工制造安装，同样可以实现将压电能转化为机械能的效果，并能够实现输出轴角度的控制。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于悬臂梁振动的压电驱动微马达装置，包括微悬臂梁压电驱动系统、动力输出系统与马达启动停止系统；微悬臂梁压电驱动系统包括第一固定端、压电片和微悬臂梁，动力输出系统包括连杆、惯性轮、惯性轮轴、铰链、质量块和第二固定端，马达启动停止系统包括电路，电路包括电源开关和交流电源；

微悬臂梁一端与第一固定端固定连接，另一端与质量块固定连接；压电片粘贴在微悬臂梁上，压电片与电路连接导通；电源开关与交流电源连接；

连杆一端与质量块连接，另一端与惯性轮连接，惯性轮与惯性轮轴固定连接，惯性轮轴连接在第二固定端上。

进一步，在质量块正下方设有磁铁。

进一步，磁铁与质量块采用同性磁极。

进一步，磁铁与质量块采用异性磁极。

进一步，压电片与微悬臂梁宽度相同。

进一步，连杆一端通过铰链与质量块连接，另一端通过连杆转动轴与惯性轮连接，连杆与连杆转动轴转动连接，连杆转动轴与惯性轮固定连接。

进一步，在惯性轮轮心处安装有轴承，惯性轮轴通过轴承安装在惯性轮轮心处。

本发明还公开了所述的基于悬臂梁振动的压电驱动微马达装置的工作方法，包括以下步骤：

闭合电源开关，电路导通，交流电源给压电片施加交流电压，压电片发生伸缩变形，带动微悬臂梁振动，质量块跟随微悬臂梁上下运动，推动连杆做平面运动，惯性轮和惯性轮轴做定轴转动；

断开电源开关，压电片恢复原始形态，微悬臂梁运动幅值逐步减小，直到静止，惯性轮和惯性轮轴停止转动。

进一步，交流电源给压电片施加交流电压，引起惯性轮轴转动，具体为：

当交流电源给压电片施加正相交流电压时，压电片发生收缩变形，带动微悬臂梁向上运动，质量块随微悬臂梁向上运动，推动连杆做平面运动，连杆带动惯性轮做顺时针转动，惯性轮带动惯性轮轴做顺时针转动；