[发明专利]紧凑型压电惯性驱动台

说明书

本公开涉及一种压电惯性驱动台，包括：压电惯性器，滑动件以及保持件。该驱动器包括用于安装在所述保持件上的安装部分，用于与所述滑动件相连接的摩擦部分，位于所述安装部分和所述摩擦部分之间的弯曲部分，具有与所述安装部分相接合的第一端和与所述移动部分相接合的第二端的压电元件，所述移动部分将所述压电元件的运动转移到所述摩擦部分，以驱动所述滑动件。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2018年01月19日提交的美国临时专利申请62/619,395的优先权。该美国临时专利申请62/619,395的公开内容在此被引入以作为参考。

技术领域

本发明涉及紧凑型驱动台，尤其涉及的是紧凑型压电惯性驱动台。

背景技术

基于逆压电效应，压电致动器或电动机可以将电能转换成能在一些运动控制应用中使用的机械能或动能。简单的压电致动器可以是压电元件，其可以是具有电极的单层极化压电材料。在一定的电场下，压电元件可能会在一个方向上变形(扩张，收缩或剪切)，但形变通常低于千分之几，这意味着大多数尺寸为几毫米的单层压电元件的运动部分的位移被限制在几微米。然后，多层压电致动器具有堆叠的压电层(机械串联)，这些压电层夹在叉指电极(电气并联)之间，通过多层压电致动器以增加每一层的形变，由此实现高达几百微米的位移。但是，依照串联机械接合，应变仍旧会保持处于千分之几。此外，具有特定结构的机械放大器用于放大压电致动器的位移，但是放大后的位移仍被限制在几毫米。

为了摆脱有限位移以及获得更大的行程范围，目前已经开发了一种压电电动机或是所谓的压电驱动系统，该压电电动机或压电驱动系统通常具有定子或所谓的驱动器和滑动件，并且该滑动件在压电元件驱动的驱动器循环中具有微小的移动，并且可以在多次重复该循环时累积这些微小的移动，由此最终实现大行程。此类压电电动机的行程范围通常仅受滑动件行程范围的限制。压电惯性电动机或所谓的压电惯性驱动台是一种可以将压电元件集成到定子或滑动件中的压电电动机。由于所包含的部件的质量所产生的惯性，该滑动件可以在压电元件的驱动循环中实现微小的运动。

文献US 20070241640 A1(US 7535661 B2)和US 7462974 B2描述的压电惯性驱动致动器包括固定构件，移动压电元件，具有弹簧的振荡基板，布置在振荡基板上并通过惯性与基板一起移动的移动体。这些设计并未引入任何关于弹簧的特殊设计。

专利US 8520327 B2中的设备是一种典型的压电惯性电动机，将压电元件集成在定子或所谓的“压电惯性驱动器”中。该压电惯性驱动器包括刚性主体部分以及具有驱动表面部分、轴向刚性部分和S形弹性部分的连续的柔性弹性构件。该专利主要要求保护的是S形弹性部分，并且没有引入任何关于驱动表面和驱动部分的刚度的特殊设计。

专利US 8593033 B2描述了一种将多个压电元件作为定子以通过单独控制所述多个压电元件来驱动滑动件的压电电动机。该专利不具有任何弯曲部分用来增强压电元件的归位。

专利US 20150076965 A1(US 9312790 B2)中的设备是一种典型的压电惯性电动机，将压电元件集成在定子中。该专利要求保护的是一种不同于专利US 8520327B2中的S形弹性部分的弯曲部分，该弯曲部分由锥形弹簧组成，该锥形弹簧包括具有第一宽度的第一端、具有第二宽度的第二端、以及具有弯折宽度的弯折部分，其中第一宽度和第二宽度小于该弯折宽度。该专利还引入了位于驱动表面和预加载构件上的摩擦衬垫，但是柔性部分的刚度很低并且限制了驱动器的性能。

本申请公开了与用于惯性驱动台的压电惯性驱动器中具有高刚度和紧凑型结构的弯曲部分有关的一系列设计。该弯曲部分既不是S形弹性部分，也不与US 2015/0076965A1中的锥形弹簧相类似。该高刚度弯曲部分能使驱动部分快速响应，并且能使压电元件的循环运动以高频运作，并且最终增强了滑动件的行进速度以及通过摩擦产生的轴向力。