一種基于壓電纖維的旋轉驅動器制造技術

本發明專利技術涉及一種基于壓電纖維的旋轉驅動器，屬于微納精密驅動領域。由基座(1)、預緊力加載平臺(2)、定子(3)、轉子(4)組成；其中預緊力加載平臺(2)和轉子(4)安裝在基座(1)上，定子(3)安裝在預緊力加載平臺(2)上，定子(3)與轉子(4)彈性接觸；所述的定子(3)包括柔順機構(3?1)、壓電纖維I(3?2)、壓電纖維II(3?3)；通過給壓電纖維I(3?2)和壓電纖維II(3?3)施加鋸齒波驅動電信號，壓電纖維I(3?2)和壓電纖維II(3?3)相互配合，使定子(3)產生摩擦驅動力，基于粘滑運動原理，驅動轉子(4)轉動。本發明專利技術優點是：結構簡單、易于裝配、精度高、行程大，可用于微納加工、精密光學、航空航天等領域。

【技術實現步驟摘要】
一種基于壓電纖維的旋轉驅動器
本專利技術涉及一種基于壓電纖維的旋轉驅動器,屬于微納精密驅動

技術介紹
伴隨著精密超精密加工、電子學、生物技術、精密測量等領域的快速發展，對微納米精密驅動技術的要求越來越高，各研究機構也在積極對大行程、高精度的壓電驅動器進行研究。大行程與高精度相互矛盾，如何較好地解決這個矛盾,實現大行程、高精度的壓電驅動器已成為一個亟待解決的問題。壓電纖維是一種新型的壓電材料，具有柔性大、質量小，適合貼附于表面，較高的機電耦合系數，抗破壞能力強等優點，可用于實現大行程、高精度的壓電驅動器的設計。
技術實現思路
為實現大行程、高精度的結合，本專利技術公開一種基于壓電纖維的旋轉驅動器。本專利技術通過以下技術方案實現：一種基于壓電纖維的旋轉驅動器由基座、預緊力加載平臺、定子、轉子組成,其中預緊力加載平臺和轉子安裝在基座上，定子固定安裝在預緊力加載平臺上，定子與轉子保持彈性接觸；所述的定子包括柔順機構、壓電纖維I、壓電纖維II。通過給壓電纖維I和壓電纖維II施加同一正向鋸齒波驅動電信號，倒C形薄片柔順機構和C形薄片柔順機構伸展，曲率變小，使半圓柱驅動頭產生-y向位移，同時產生-x向位移，基于粘滑慣性原理，驅動轉子逆時針轉動；給壓電纖維I施加正向鋸齒波驅動電信號、壓電纖維II施加負向鋸齒波驅動電信號，倒C形薄片柔順機構收縮，曲率變大，C形薄片柔順機構伸展，曲率變小，基于粘滑慣性原理，半圓柱驅動頭驅動轉子順時針轉動。柔順機構包括倒C形薄片柔順機構、柔順機構連接梁I、C形薄片柔順機構、柔順機構連接梁II、半圓柱驅動頭、剛性基座；所述的倒C形薄片柔順機構、柔順機構連接梁I、C形薄片柔順機構、柔順機構連接梁II逆時針圍成環；所述的倒C形薄片柔順機構,凹側中部連接剛性基座，凸側用于粘貼壓電纖維I；所述的C形薄片柔順機構凸側用于粘貼壓電纖維II；所述的半圓柱驅動頭設置于柔順機構連接梁II中部，與轉子彈性接觸，用于驅動轉子轉動。本專利技術的工作原理：壓電纖維具有通正電伸長、負電收縮的特性，基于該特性，通過驅動電信號激勵壓電纖維，壓電纖維I和壓電纖維II相互配合，使定子產生摩擦驅動力，基于粘滑運動原理，驅動轉子轉動。本專利技術的有益效果是：結構簡單、便于裝配、精度高、行程大。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，構成本申請的一部分，本專利技術的示意性實例及其說明用于解釋本專利技術，并不構成對本專利技術的不當限定。圖1所示為本專利技術的結構示意圖；圖2所示為本專利技術的定子結構示意圖；圖3所示為本專利技術柔順機構結構示意圖；圖4所示為本專利技術的逆時針運動驅動原理示意圖；圖5所示為本專利技術的逆時針運動驅動電信號波形示意圖；圖6所示為本專利技術的順時針運動驅動原理示意圖；圖7所示為本專利技術的順時針運動驅動電信號波形示意圖。其中：1、基座；2、預緊力加載平臺；3、定子；3-1、柔順機構；3-1-1、倒C形薄片柔順機構；3-1-2、柔順機構連接梁I；3-1-3、C形薄片柔順機構；3-1-4、柔順機構連接梁II；3-1-5、半圓柱驅動頭；3-1-6、剛性基座；3-2、壓電纖維I；3-3、壓電纖維II；4、轉子。具體實施方式下面結合附圖進一步說明本專利技術的詳細內容及其具體實施方式。參見圖1至圖5所示，所述的一種基于壓電纖維的旋轉驅動器由基座(1)、預緊力加載平臺(2)、定子(3)、轉子(4)組成,其中預緊力加載平臺(2)和轉子(4)安裝在基座(1)上，定子(3)固定安裝在預緊力加載平臺(2)上，定子(3)與轉子(4)保持彈性線接觸。所述的定子(3)包括柔順機構(3-1)、壓電纖維I(3-2)、壓電纖維II(3-3)。所述的柔順機構(3-1)包括倒C形薄片柔順機構(3-1-1)、柔順機構連接梁I(3-1-2)、C形薄片柔順機構(3-1-3)、柔順機構連接梁II(3-1-4)、半圓柱驅動頭(3-1-5)、剛性基座(3-1-6)；所述的倒C形薄片柔順機構(3-1-1)、柔順機構連接梁I(3-1-2)、C形薄片柔順機構(3-1-3)、柔順機構連接梁II(3-1-4)逆時針圍成環；所述的倒C形薄片柔順機構(3-1-1),凹側中部連接剛性基座(3-1-6)，凸側用于粘貼壓電纖維I(3-2)；所述的C形薄片柔順機構(3-1-3)凸側用于粘貼壓電纖維II(3-3)；所述的半圓柱驅動頭(3-1-5)設置于柔順機構連接梁II(3-1-4)中部，與轉子(4)彈性接觸，用于驅動轉子(4)轉動。通過給壓電纖維I(3-2)和壓電纖維II(3-3)施加如圖5所示的驅動電信號，在0-t1緩慢變形階段，壓電纖維I(3-2)和壓電纖維II(3-3)緩慢縮短，倒C形薄片柔順機構(3-1-1)和C形薄片柔順機構(3-1-3)伸展，曲率變小，使半圓柱驅動頭(3-1-5)產生-y向位移，增大了半圓柱驅動頭(3-1-5)與轉子(4)壓力，從而增大了摩擦力，同時產生-x向位移，驅動轉子(4)逆時針轉動；在t1-t2快速變形階段，倒C形薄片柔順機構(3-1-1)和C形薄片柔順機構(3-1-3)快速回縮，曲率變大，轉子(4)保持當前位置不變。參見圖6、圖7所示，給壓電纖維I(3-2)和壓電纖維II(3-3)施加驅動電信號，在0-t1緩慢變形階段，壓電纖維I(3-2)緩慢伸長，倒C形薄片柔順機構(3-1-1)收縮，曲率變大，壓電纖維II(3-3)緩慢縮短，C形薄片柔順機構(3-1-3)伸展，曲率變小，半圓柱驅動頭(3-1-5)驅動轉子(4)順時針轉動；在t1-t2快速變形階段，壓電纖維I(3-2)快速縮短，倒C形薄片柔順機構(3-1-1)伸展，曲率變小，壓電纖維II(3-3)快速伸長，C形薄片柔順機構(3-1-3)回縮，曲率變大，轉子(4)保持當前位置不變。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于壓電纖維的旋轉驅動器，其特征在于：由基座(1)、預緊力加載平臺(2)、定子(3)、轉子(4)組成,其中預緊力加載平臺(2)和轉子(4)安裝在基座(1)上，定子(3)固定安裝在預緊力加載平臺(2)上，定子(3)與轉子(4)保持彈性接觸；所述的定子(3)包括柔順機構(3?1)、壓電纖維I(3?2)、壓電纖維II(3?3)；通過給壓電纖維I(3?2)和壓電纖維II(3?3)施加同一正向鋸齒波驅動電信號，倒C形薄片柔順機構(3?1?1)和C形薄片柔順機構(3?1?3)伸展，曲率變小，使半圓柱驅動頭(3?1?5)產生?y向位移和?x向位移，基于粘滑慣性原理，驅動轉子(4)逆時針轉動；給壓電纖維I(3?2)施加正向鋸齒波驅動電信號、壓電纖維II(3?3)施加負向鋸齒波驅動電信號，倒C形薄片柔順機構(3?1?1)收縮，曲率變大，C形薄片柔順機構(3?1?3)伸展，曲率變小，基于粘滑慣性原理，半圓柱驅動頭(3?1?5)驅動轉子(4)順時針轉動。

【技術特征摘要】
1.一種基于壓電纖維的旋轉驅動器，其特征在于：由基座(1)、預緊力加載平臺(2)、定子(3)、轉子(4)組成,其中預緊力加載平臺(2)和轉子(4)安裝在基座(1)上，定子(3)固定安裝在預緊力加載平臺(2)上，定子(3)與轉子(4)保持彈性接觸；所述的定子(3)包括柔順機構(3-1)、壓電纖維I(3-2)、壓電纖維II(3-3)；通過給壓電纖維I(3-2)和壓電纖維II(3-3)施加同一正向鋸齒波驅動電信號，倒C形薄片柔順機構(3-1-1)和C形薄片柔順機構(3-1-3)伸展，曲率變小，使半圓柱驅動頭(3-1-5)產生-y向位移和-x向位移，基于粘滑慣性原理，驅動轉子(4)逆時針轉動；給壓電纖維I(3-2)施加正向鋸齒波驅動電信號、壓電纖維II(3-3)施加負向鋸齒波驅動電信號，倒C形薄片柔順機構(3-1-1)收縮，曲率變大，C形薄片柔順機構(3-1-3)伸展，曲率變小，基于粘滑慣...

【專利技術屬性】
技術研發人員：董景石，徐智，關志鵬，劉瑞剛，陳全渠，陳文華，關鍵，周永臣，范尊強，趙宏偉，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：吉林,22