[发明专利]一种复合型动静耦合压电致动器及其驱动方法

权利要求书

1.一种复合型动静耦合压电致动器，其特征在于，包括第一菱型微位移放大机构、第二菱型微位移放大机构、第三菱型微位移放大机构和驱动足，第一菱型微位移放大机构包括第一固定架，第一固定架一端固定，在第一固定架内部沿轴线方向设有第一压电叠堆，在第一固定架相邻两边上分别设有第二菱型微位移放大机构、第三菱型微位移放大机构，第二菱型微位移放大机构、第三菱型微位移放大机构顶部通过驱动足连接在一起，且二者内部沿轴线方向分别设有第二压电叠堆和第三压电叠堆；

第一菱型微位移放大机构、第二菱型微位移放大机构、第三菱型微位移放大机构中的固定架长轴和短轴的比值在2.5～4之间；

在各个菱型微位移放大机构中，压电叠堆和固定架相连处设有柔性铰链圆弧过渡部分，柔性铰链圆弧过渡部分关于菱型微位移放大机构轴线对称；

通过先对第一压电叠堆施加一定幅值的直流激励，使得第一压电叠堆产生切向变形，再对第二压电叠堆和第三压电叠堆施加直流激励，使驱动足在法线方向上产生变形，实现静态微位移变形驱动；

通过对第一压电叠堆、第二压电叠堆和第三压电叠堆均施加一定幅值和频率的交流激励，使得上述三个压电叠堆产生周期性切向位移变形，使得驱动足在法线方向上位移增大，实现动态宏位移变形驱动。

2.根据权利要求1所述的复合型动静耦合压电致动器，其特征在于，第二菱型微位移放大机构、第三菱型微位移放大机构沿第一固定架轴线镜像对称分布。

3.根据权利要求1所述的复合型动静耦合压电致动器，其特征在于，第一菱型微位移放大机构中第一固定架采用金属弹性体，第一压电叠堆两端分别通过第一连接螺栓与第一固定架固定；第一压电叠堆中的压电电极片为矩形块或者圆柱形的结构。

4.根据权利要求3所述的复合型动静耦合压电致动器，其特征在于，第一固定架一端设有内螺纹孔，通过固定螺栓与隔震台上的螺纹孔连接在一起。

5.根据权利要求1所述的复合型动静耦合压电致动器，其特征在于，第二菱型微位移放大机构包括第二固定架和第二压电叠堆，第二固定架采用金属弹性体，第二固定架第一端与第一固定架固定，第二端固定驱动足，第三端和第四端固定第二压电叠堆；

第三菱型微位移放大机构均包括第三固定架和第三压电叠堆，第三固定架采用金属弹性体，第三固定架第一端与第一固定架固定，第二端固定驱动足，第三端和第四端固定第三压电叠堆。

6.根据权利要求1所述的复合型动静耦合压电致动器，其特征在于，第二菱型微位移放大机构、第三菱型微位移放大机构中的第二压电叠堆和第三压电叠堆的规格和数量是一致的，压电叠堆中压电电极片的截面形状为矩形或者是圆形。

7.根据权利要求1所述的复合型动静耦合压电致动器，其特征在于，驱动足为倒V型结构，上表面为平面，和3个菱型微位移放大机构是一体加工而成，设置在整个压电致动器凸起的中间位置。

8.根据权利要求7所述的复合型动静耦合压电致动器，其特征在于，所述驱动足和各个菱型微位移放大机构通过线切割一次性加工而成。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述复合型动静耦合压电致动器的驱动方法，其特征在于，驱动过程中包括静态微位移变形驱动和动态宏位移变形驱动，其中：

静态微位移变形驱动，是指先对第一压电叠堆施加一定幅值的直流激励，使得第一压电叠堆产生切向变形；然后对第二压电叠堆和第三压电叠堆施加直流激励，使驱动足在法线方向上产生变形；

动态宏位移变形驱动，是指对第一压电叠堆、第二压电叠堆和第三压电叠堆均施加一定幅值和频率的交流激励，使得上述三个压电叠堆产生周期性切向位移变形，施加频率为整个压电致动器驱动足在法线方向上振动的共振频率，使得驱动足在法线方向上位移增大，实现动态变形激励。