[发明专利]一种具有两级放大机构的粘滑式压电驱动器及其驱动方法

权利要求书

1.一种具有两级放大机构的粘滑式压电驱动器，其特征在于：驱动器包括基座(1)、滑块(2)、两级放大机构(3)、压电叠堆(4)、楔形块(5)和预紧机构(6)；所述的两级放大机构(3)由固定梁(3.1)、第一级柔性放大机构(3.2)、支撑梁(3.3)、第二级柔性放大机构(3.4)和驱动足(3.5)五部分沿着正y向依次串联排布组成；所述的滑块(2)安装于基座(1)凸台一端，用于调节滑块(2)和驱动足(3.5)之间预紧力的预紧机构(6)固定安装于基座(1)的另一端；所述的压电叠堆(4)通过楔形块(5)预紧嵌入到第一级柔性放大机构(3.2)中并直接作用于支撑梁(3.3)上；所述的压电叠堆(4)在锯齿形电信号控制下，周期性地缓慢伸长和快速收缩，依据粘滑运动原理实现滑块(2)沿正x向的直线运动。

2.根据权利要求1所述的一种具有两级放大机构的粘滑式压电驱动器，其特征在于：所述的第一级柔性放大机构(3.2)是由两个与正x向夹角呈钝角的叶式柔性铰链Ⅰ(3.2.1)并联而成的平行四边形导向机构；压电叠堆(4)得电伸长Δy₁时，第一级柔性放大机构(3.2)受拉伸作用而产生形变，基于寄生运动原理，支撑梁(3.3)、第二级柔性放大机构(3.4)和驱动足(3.5)整体产生正y向位移Δy₁，并附有正x向位移Δx₁。

3.根据权利要求1所述的一种具有两级放大机构的粘滑式压电驱动器，其特征在于：所述的第二级柔性放大机构(3.4)是由两个与正x向夹角呈锐角的叶式柔性铰链Ⅱ(3.4.1)并联而成的平行四边形导向机构；压电叠堆(4)得电伸长Δy₁时，第二级柔性放大机构(3.4)受压缩作用而产生形变，驱动足(5)同样会产生一个正x向位移Δx₂。

4.一种具有两级放大机构的粘滑式压电驱动器的驱动方法，其特征在于：包括以下步骤：

①将压电叠堆(4)及楔形块(5)以紧配合的方式内嵌于第一级柔性放大机构(3.2)中；将两级放大机构(3)通过螺钉安装在预紧机构(6)上，调节预紧机构(6)旋钮，实现滑块(2)和驱动足(3.5)之间的弹性接触；

②给压电叠堆(4)输入锯齿形的电信号，基于逆压电效应，压电叠堆(4)得电缓慢伸长，在第一级柔性放大机构(3.2)和第二级柔性放大机构(3.4)的位移放大叠加作用下，转化为驱动足(3.5)沿正x向的位移，进而通过摩擦力推动滑块(2)沿正x向移动x₁；随后，压电叠堆(4)失电快速收缩，两级放大机构(3)恢复初始状态，滑块(2)沿负x向产生微小回退x₂；重复上述两阶段即可实现稳定步进；

③调节压电叠堆(4)输入电信号的电压幅值及驱动频率，可实现滑块(2)运动状态的改变。