[发明专利]一种双足驱动非共振压电直线电机及电激励方法

说明书

本发明公开了一种双足驱动非共振压电直线电机及电激励方法，电机包括定子、直线导轨、滚珠滑台、预压力机构和底座，定子主要由四个菱形柔性框和分别按照特定方向一一对应安装在各柔性框内的四个叠层压电陶瓷组组成，定子位于直线导轨和预压力机构之间，其在预压力机构的预压力作用下与直线导轨的上滑块前端面保持接触并使得压电直线电机断电自锁。本发明中，定子为一体式对称结构，方便加工及装配，定子的加工误差对于电机的精度影响小，能够较好地保证定子的双驱动足与直线导轨间保持良好的接触状态，在实现高精度、大推力的同时，提供大行程的作动。通过在四个叠层压电陶瓷组上分别施加特定激励电压信号，可使定子带动直线导轨作直线运动。

技术领域

本发明属于压电精密致动技术领域，涉及一种双足驱动非共振压电直线电机及电激励方法。

背景技术

压电直线电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应，将电能转化为机械能，实现微观振动转换为宏观运动的精密致动装置，其发展至今，已定义了多种类型，包括行波型、驻波型、多模态振动型、惯性驱动型和尺蠖型等。其中，利用叠层压电陶瓷在低电压低频率下就能输出大位移的压电电机被称为非共振压电直线电机。

现有的非共振压电直线电机的核心机构——定子的构型普遍较为复杂且松散，易导致电机的整体输出特性受到影响：一方面，复杂的结构在加工中容易产生精度误差，导致结构整体装配后的误差累积，影响电机输出运动的精度；另一方面，松散的构型对装配人员提出了更高的要求，如若装配不当，易使得定子与动子无法充分接触，会大大降低电机输出推力，同时在运动过程中各部件较难保持原有位置持续稳定工作。

另外，现有的非共振压电直线电机在预紧力施加与定子调节机构的配合设计中存在无法持续的输出定量预紧力的问题。

发明内容

本发明提出一种定子结构紧凑、易加工，并能提供大行程、大推力及高精度作动的双足驱动非共振压电直线电机。本发明还提出该压电直线电机的电激励方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种双足驱动非共振压电直线电机，包括定子、直线导轨、滚珠滑台、预压力机构和底座，所述底座水平设置，所述直线导轨横向安装在所述底座上端面后侧；所述滚珠滑台和所述预压力机构均安装在所述底座上端面前侧，所述滚珠滑台垂直于所述直线导轨；所述定子固定安装在所述滚珠滑台上，且所述定子位于所述直线导轨和所述预压力机构之间，所述定子在所述预压力机构的预压力作用下与所述直线导轨的上滑块前端面保持接触并使得压电直线电机断电自锁；

所述定子包括第一叠层压电陶瓷组、第二叠层压电陶瓷组、第三叠层压电陶瓷组、第四叠层压电陶瓷组，以及自上而下依次均匀间隔设置的第一菱形柔性框、第二菱形柔性框、第三菱形柔性框和第四菱形柔性框，每一叠层压电陶瓷组的右端均安装有端盖；每一菱形柔性框的四角位置均一体设有定位凸块，第一、第二菱形柔性框各自的右定位凸块通过第二连接体一体连接，第三、第四菱形柔性框各自的右定位凸块通过第三连接体一体连接；第一、第四菱形柔性框各自的左定位凸块通过第一连接体一体连接，第二、第三菱形柔性框各自的左定位凸块与所述第一连接体间均留有间隙，每一菱形柔性框的前定位凸块和右定位凸块均开设有贯通的第一螺孔；所述第一连接体垂直固定在所述滚珠滑台上，并垂直于所述直线导轨；所述第一叠层压电陶瓷组、所述第二叠层压电陶瓷组、所述第三叠层压电陶瓷组和所述第四叠层压电陶瓷组均通过一端抵在定位凸块上，一端由预紧螺钉顶住对应的叠层压电陶瓷组端部的端盖的方式，分别一一对应地安装在所述第一菱形柔性框、所述第二菱形柔性框、所述第三菱形柔性框和所述第四菱形柔性框内，第一和第四叠层压电陶瓷组的方向与所述直线导轨保持平行，第二和第三叠层压电陶瓷组的方向与所述直线导轨保持垂直。