[发明专利]一种用于轨道运输的压电作动器及其工作方法

权利要求书

1.一种用于轨道运输的压电作动器，其特征在于，包含上梁、下梁、第一至第四固定块、第一至第二双头螺柱、第一至第二弹簧、以及第一至第四调节螺帽；

所述上梁和下梁均包含梁体、第一至第四压电元件组和x个驱动足，x为大于等于2的自然数；所述梁体包含两个端面和依次相连的第一至第四侧面，其中，第一侧面平行于第三侧面，第二侧面平行于第四侧面；所述第一压电元件组、第三压电元件组均包含x-1个压电元件，对称均匀设置在梁体的第一侧面、第三侧面上；所述第二压电元件组、第四压电元件组均包含x个压电元件，对称均匀设置在梁体的第二侧面、第四侧面上；

所述上梁的x个驱动足均匀设置在其梁体的第三侧面上、和第三侧面上的压电元件交错设置；下梁的x个驱动足均匀设置在其梁体的第一侧面上、和第一侧面上的压电元件交错设置；

所述第一至第四固定块均呈柱状，且其沿轴线均设有通孔；

所述第一固定块、第二固定块的侧壁通过连接杆和所述上梁的两个端面中心刚性固连，使得第一固定块、第二固定块的两个端面和上梁的第一侧面平行；

所述第三固定块、第四固定块的侧壁通过连接杆和所述下梁的两个端面中心刚性固连，使得第三固定块、第四固定块的两个端面和下梁的第一侧面平行；

所述第一弹簧套在所述第一双头螺柱上，且第一双头螺柱一端穿过第一固定块上的通孔和第一调节螺帽螺纹相连、另一端穿过第三固定块上的通孔和第三调节螺帽螺纹相连，使得第一弹簧的两端分别和第一固定块、第三固定块相抵；

所述第二弹簧套在所述第二双头螺柱上，且第二双头螺柱一端穿过第二固定块上的通孔和第二调节螺帽螺纹相连、另一端穿过第四固定块上的通孔和第四调节螺帽螺纹相连，使得第二弹簧的两端分别和第二固定块、第四固定块相抵；

所述上梁的x个驱动足、下梁的x个驱动足位于上梁、下梁之间，用于抵住轨道上下表面、在驱动时使得压电作动器沿轨道运动；

所述上梁第二压电元件组、上梁第四压电元件组、下梁第二压电元件组、下梁第四压电元件组中的压电元件均沿其厚度方向极化，极化方向相同；

所述上梁第一压电元件组、上梁第三压电元件组中的压电元件均沿其厚度方向极化，极化方向相同；下梁第一压电元件组、下梁第三压电元件组中的压电元件均沿其厚度方向极化，极化方向相同；且上梁第一压电元件组中压电元件的极化方向和下梁第一压电元件组中压电元件的极化方向相反。

2.基于权利要求1所述的用于轨道运输的压电作动器的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1），对上梁和下梁的第二压电元件组、第四压电元件组施加第一间谐电压信号，激励出上梁和下梁的反对称面外x阶弯振模态；

步骤2），对上梁和下梁的第一压电元件组、第三压电元件组施加第二间谐电压信号，激励出上梁和下梁的对称面内x阶弯振模态；

步骤3），调整第一间谐电压信号、第二间谐电压信号使其在时间上具有π/2的相位差，此时，上梁和下梁同时激发出两相正交的振动模态，在这两种模态振动耦合的作用下上梁和下梁上的驱动足做椭圆运动，且上梁和下梁的驱动足的椭圆运动轨迹相反，从而在摩擦的作用下驱动压电作动器沿一个方向移动；

如果需要压电作动器反向移动，调整第一间谐电压信号、第二间谐电压信号的相位差为-π/2即可。