[实用新型]一种摩擦调控式惯性压电电机

说明书

本实用新型公开了一种摩擦调控式惯性压电电机，属于微特电机领域。该电机由驱动单元Ⅰ、摩擦调控单元、驱动单元Ⅱ和U型导向底座组成，摩擦调控单元置于电机的中央，两端对称布置有驱动单元Ⅰ和驱动单元Ⅱ。所述的由驱动单元Ⅰ、摩擦调控单元、驱动单元Ⅱ组成的整体内置于U型导向底座中。利用驱动单元中压电叠堆的快伸慢缩实现电机突跃式步进，并通过摩擦控制单元对摩擦力的主动调控实现电机高频无回退步进。本实用新型的有益效果是：通过主动调控电机所受摩擦力消除电机高频工作的回退问题,提高电机工作带宽以实现电机精度与速度的结合，使该电机在精密加工、生物工程等领域有更广阔的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及一种惯性冲击性压电电机，属于微特电机领域。通过几个压电叠堆的相互配合可实现高速与高精度运动。

背景技术

压电电机具有精度高、体积小、响应快、抗电磁干扰等优点。基于这些优点，压电驱动装置在生物工程、微操作、航空航天等领域有重要应用意义。

现有的精密仪器中需要高精度与高速度结合的电机。但是高精度和高速度往往是一对矛盾。传统的惯性冲击型压电电机工作频率普遍较低，当提高激励频率时则会出现电机回退现象。低频率的工作条件极大的限制了惯性冲击型压电电机的工作效率且电机的回退现象会带来分辨率降低，单步步进太短等问题。本装置采用主动控制电机主体所受摩擦力的方法抑制了电机的回退现象进而实现提高惯性冲击型电机的工作带宽，使电机高频快速运动。

发明内容

本实用新型的目的是通过增设摩擦控制单元控制其中压电堆叠的伸缩，主动调控电机所受摩擦，进而抑制电机高频工作下的回退现象，提高电机的工作带宽，实现电机高精度高速度的结合。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型包括如下结构：包括驱动单元Ⅰ、摩擦调控单元、驱动单元Ⅱ和U型导向底座。其中，除压电叠堆及配重外，其他结构为一体成型，所用材料为7075Al。电机需配合U型导向底座工作，摩擦控制单元置于电机中央，通过回复铰链与两侧惯性质量块相连，惯性质量块上有螺纹孔以配备不同工作条件下的配重。压电叠堆一个嵌于摩擦控制单元中央另外两个分别嵌于两侧回复铰链中间。

两侧压电叠堆负责给电机提供动力，通过压电叠堆的快伸慢缩实现电机突跃式步进。摩擦控制单元中央的压电叠堆负责推动柔性铰链控制上下足与U型导向底座间的摩擦力以起到电机迅速制动的效果。

通过采用上述技术方案，叠堆的收缩利用了回复铰链的弹性势能其目的在于更好的保护了压电叠堆延长电机使用寿命且可以使压电叠堆与回复铰链获得更大的固有频率。

通过采用上述技术方案，三个压电叠堆均在各自位置使用镶嵌的形式与电机主体连接提高电机的使用寿命。

本实用新型的有益效果：

本电机设计结构简单，位移分辨率高，控制难度较低，摩擦控制单元的增设提高了电机的工作带宽，实现了电机速度与精度的结合。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型的摩擦调控式惯性压电电机三维结构示意图；

图2为本实用新型的具体结构示意图；

图3为本实用新型的驱动原理图；

图4为本实用新型压电堆叠Ⅱ的电压信号示意图；

图5为本实用新型的驱动单元Ⅰ和驱动单元Ⅱ中间压电叠堆电压信号示意图；

图6为本实用新型的压电叠堆Ⅱ压电叠堆Ⅰ电压信号示意图。