[发明专利]极低温低热耗散精密压电陶瓷旋转台

权利要求书

1.一种低热耗散压电陶瓷旋转台，其特征在于，包括机械放大结构、驱动装置、角度传感系统和总控系统，其中：

机械放大结构，包括两组互相垂直放置的全同子结构，相对的两个子结构组成一组，两组子结构通过静摩擦力交替搓动转轴，避免滑动摩擦，从而降低旋转产生的热耗散；

角度传感系统，包括由探测电极、输入电极、接地电极和输出电极构成的电容阻抗传感器，所述探测电极安装在转轴上，所述角度传感系统用于无热耗散高精度测量旋转角度，传递信号给控制系统以实现闭环控制；

总控制系统，包括用于测量电容传感器信号的测量系统、用于控制压电陶瓷堆电激励的压电陶瓷控制系统和作为总控制系统的输入和输出的计算机；

其中，所述全同子结构包括位于靠外圈位置的用于提供径向形变的径向放大结构、位于靠内圈位置的用于提供切向驱动的切向放大结构、连接内圈切向放大结构和机械放大结构框架的弹簧片、安装在放大结构内作为形变和动力来源的压电陶瓷堆和提供预应力的预紧片、由所述预紧片预紧的四组所述压电陶瓷堆构成的驱动装置；

其中，所述径向放大结构包括两组柔性铰链和分别与柔性铰链连接的两组杠杆放大结构；所述切向放大结构包括两组柔性铰链、分别与柔性铰链连接的两组杠杆放大结构和传动框架；所述弹簧片位于由所述切向放大结构的外侧柔性铰链引出并连接至所述机械放大结构的外框架上。

2.根据权利要求1所述的压电陶瓷旋转台，其特征在于，所述径向放大结构的自由端与切向放大结构相连。

3.根据权利要求1所述的压电陶瓷旋转台，其特征在于，所述柔性铰链固定在所述压电陶瓷堆伸长方向的两个端面上，所述杠杆放大结构与所述压电陶瓷堆端面之间的夹角为π/2+θ，其中θ决定了机械放大倍率。

4.根据权利要求2所述的压电陶瓷旋转台，其特征在于，所述径向放大结构的两组柔性铰链的扭转方向相反，其中一组的杠杆放大结构的自由端固定，因此另一组杠杆放大结构的位移量是压电陶瓷形变量的1/θ倍。

5.根据权利要求1所述的压电陶瓷旋转台，其特征在于，所述柔性铰链固定在所述压电陶瓷的伸长方向的两个端面上。

6.根据权利要求5所述的压电陶瓷旋转台，其特征在于，所述切向放大结构的两组柔性铰链的扭转方向相同，杠杆放大结构的自由端向同一方向位移，位移量是压电陶瓷位移量的1/(2θ)倍。

7.根据权利要求5所述的压电陶瓷旋转台，其特征在于，所述传动框架位于切向放大结构的内侧，与两组杠杆放大结构的自由端相连，传动框架上镶嵌氧化铝片，用于与转轴进行摩擦传动。

8.根据权利要求1所述的压电陶瓷旋转台，其特征在于，所述弹簧片用于提高系统刚度和热形变的自补偿效应。

9.根据权利要求1所述的压电陶瓷旋转台，其特征在于，所述转轴的材料为钨铜合金；所述机械放大结构由一块钨铜合金用线切割慢走丝工艺加工而成。