大推力壓電作動器及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種大推力壓電作動器及其工作方法，屬于壓電作動器領(lǐng)域。由驅(qū)動元件，箝位組件和輸出元件組成。驅(qū)動元件為壓電疊堆；箝位組件由驅(qū)動螺母，承載螺母，上柔性聯(lián)軸器、下柔性聯(lián)軸器和力矩電機組成；輸出元件為絲杠。該大推力壓電作動器采用驅(qū)動螺母和承載螺母在絲杠上的交替旋轉(zhuǎn)來達到累積壓電疊堆振幅實現(xiàn)大位移和大推力輸出的目的；另外，該大推力壓電作動器采用螺旋箝位機構(gòu)，只需偏轉(zhuǎn)扭矩，不需偏轉(zhuǎn)力，可很方便的通過傳統(tǒng)的電磁電機或者超聲電機提供偏轉(zhuǎn)扭矩，結(jié)構(gòu)緊湊、成本低；同時，該大推力壓電作動器可應(yīng)用于無人戰(zhàn)機中，通過該作動器來控制機翼的收縮，從而控制無人戰(zhàn)機的速度，將顯著提高無人戰(zhàn)機完成作戰(zhàn)任務(wù)的效率。
【專利說明】大推力壓電作動器及其工作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本發(fā)明涉及大推力壓電作動器及其工作方法，其屬于壓電作動器領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
:
[0002]隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，航空航天、無人變形機、精密光學(xué)工程、醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域?qū)ψ鲃悠魈岢隽撕芏嘈碌囊?。比如體積小、質(zhì)量輕、功率密度大等。傳統(tǒng)的電磁電機由于工作原理和結(jié)構(gòu)形式等方面的限制，已經(jīng)無法滿足新的要求。所以研制新型作動器已經(jīng)成為世界各國研宄的重點。新型作動器是指利用新型功能材料自身的物性效應(yīng)來實現(xiàn)對目標單位精確驅(qū)動和控制的裝置。根據(jù)物性效應(yīng)的不同，可分為:電致伸縮作動器、磁致伸縮作動器、形狀記憶合金作動器、靜電作動器、電流變作動器、壓電作動器等。
[0003]壓電作動器是指利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，即壓電材料在電場的作用下產(chǎn)生變形的特性來實現(xiàn)精密驅(qū)動的。和普通的電磁電機相比，壓電作動器有很多優(yōu)點。例如，壓電作動器不需要繞組和磁路，不依靠電磁耦合來獲得動力，定位精度高、輸出力大，響應(yīng)速度快等。另外，由于它本身不產(chǎn)生磁場并且也不受磁場的干擾，而且，在合理的設(shè)計下，能夠耐高溫、低溫，在惡劣的環(huán)境下正常運轉(zhuǎn)，這對航空航天領(lǐng)域的發(fā)展有著重要的意義。
[0004]壓電作動器可以分為:壓電超聲電機、壓電微位移作動器、壓電慣性作動器和壓電尺蠖作動器。目前壓電超聲電機發(fā)展最為成熟，已成功的運用到光學(xué)機器、汽車、航空航天、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域中。壓電超聲電機具有很多優(yōu)點，例如低速大轉(zhuǎn)矩、結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)速度快，噪聲極低、斷電自鎖、不受磁場干擾，運動準確等優(yōu)點，另外還具有耐低溫、真空等適應(yīng)太空環(huán)境的特點。但是壓電超聲電機由于其原理的限制導(dǎo)致其輸出力較小。壓電微位移作動器的結(jié)構(gòu)較為簡單緊湊，輸出力大，定位精度高，動態(tài)特性好，但是其工作行程較小。而壓電慣性作動器具有高分辨率、大行程的特點，但其因沒有箝位機構(gòu)導(dǎo)致輸出力和輸出剛度較小，并且定位不穩(wěn)定。
[0005]壓電尺蠖作動器可以克服上述三種電機的缺點，其可以兼顧高分辨率、大行程的同時，穩(wěn)定輸出大推力、大功率密度。另外，由于其原理簡單，可以根據(jù)需要設(shè)計出不同結(jié)構(gòu)的壓電作動器。


【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種大推力壓電作動器及其工作方法。
[0007]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種大推力壓電作動器，其包括壓電疊堆、驅(qū)動螺母、下柔性聯(lián)軸器、包含有轉(zhuǎn)子的力矩電機、上柔性聯(lián)軸器、承載螺母、絲杠及外殼，所述驅(qū)動螺母和下柔性聯(lián)軸器下端連接在一起，所述下柔性聯(lián)軸器上端和上柔性聯(lián)軸器下端分別與力矩電機的轉(zhuǎn)子連接在一起，上柔性聯(lián)軸器上端和承載螺母連接在一起，所述驅(qū)動螺母、下柔性聯(lián)軸器、力矩電機、上柔性聯(lián)軸器及承載螺母共同組成箝位機構(gòu)；所述壓電疊堆、為驅(qū)動元件，其上端面與驅(qū)動螺母頂在一起；所述絲杠作為輸出元件從箝位機構(gòu)的中間穿過，且絲杠與驅(qū)動螺母和承載螺母的內(nèi)螺紋相配合，在所述絲杠上位于壓電疊堆中的末端安裝有用于防止絲杠轉(zhuǎn)動進而確保其只能軸向運動的滾珠花鍵。
[0008]本發(fā)明還采用如下技術(shù)方案:一種大推力壓電作動器的工作方法，其中:正向運動時包括如下步驟
[0009](I)初始狀態(tài)時，承載螺母壓在承載面上支撐負載，壓電疊堆頂住驅(qū)動螺母；
[0010](2)同時施加壓電疊堆激勵信號和力矩電機的正向啟動信號，壓電疊堆將驅(qū)動螺母向上頂，驅(qū)動螺母帶動絲杠向上運動，此過程中，絲杠帶動承載螺母向上運動，承載螺母不再承受負載，開始在力矩電機的帶動下正向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生向著承載面方向的軸向位移，這個過程中驅(qū)動螺母受負載作用，被壓緊在壓電疊堆上端面上不跟隨力矩電機轉(zhuǎn)動；
[0011](3)當(dāng)壓電疊堆收縮時，承載螺母已經(jīng)旋回承載面，重新支撐負載，此時，驅(qū)動螺母與壓電疊堆上端面分離，開始向下旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生向著壓電疊堆上端面的軸向位移，當(dāng)壓電疊堆收縮回原始非伸長狀態(tài)時，驅(qū)動螺母也已旋回壓電疊堆上端面上，大推力壓電作動器便回到初始狀態(tài)，完成一個工作周期，大推力壓電作動器正向運動了一步，如此往復(fù)，便實現(xiàn)了正向的持續(xù)動力輸出。
[0012]進一步地，回程運動時包括如下步驟
[0013](I)同時施加壓電疊堆激勵信號和力矩電機反向啟動信號，驅(qū)動螺母跟隨力矩電機反向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生向上的軸向位移，承載螺母受負載作用，被壓緊在承載面上不跟隨力矩電機轉(zhuǎn)動，驅(qū)動螺母由于受到下柔性聯(lián)軸器作用，轉(zhuǎn)速會逐漸降低，直至為0，由于驅(qū)動螺母的反向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了沿絲杠向上的軸向位移，使得這一階段內(nèi)壓電疊堆伸長的位移沒有傳遞到絲杠上；
[0014](2)壓電疊堆繼續(xù)伸長到開始接觸到并推動驅(qū)動螺母向上運動，驅(qū)動螺母又帶動絲杠向上運動，這個過程中，絲杠帶動承載螺母離開承載面，承載螺母不再承受負載，開始跟隨力矩電機反向旋轉(zhuǎn)，直至上柔性聯(lián)軸器達到最大扭矩；
[0015](3)當(dāng)壓電疊堆到達最長狀態(tài)后，開始收縮，絲杠受負載作用，將帶動驅(qū)動螺母、承載螺母向下運動，驅(qū)動螺母在下降的過程中一直承受負載，和壓電疊堆上端面緊壓在一起，無法轉(zhuǎn)動，直至承載螺母落回承載面，當(dāng)承載螺母落回承載面后，整個大推力壓電作動器便完成一個周期，由于絲杠向上的行程小于向下的行程，絲杠往下運動一步，如此往復(fù)，大推力壓電作動器實現(xiàn)了回程運動。
[0016]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0017](I)本發(fā)明大推力壓電作動器采用承載螺母和驅(qū)動螺母在絲杠上的交替旋轉(zhuǎn)來達到累積壓電疊堆振幅從而實現(xiàn)大位移和大推力輸出的目的；
[0018](2)本發(fā)明作動器大推力壓電作動器采用螺旋箝位機構(gòu)，只需偏轉(zhuǎn)扭矩，不需偏轉(zhuǎn)力，可以很方便的通過傳統(tǒng)的電磁電機或者超聲電機提供偏轉(zhuǎn)扭矩，結(jié)構(gòu)緊湊、成本低；
[0019](3)本發(fā)明作動器大推力壓電作動器可應(yīng)用于無人戰(zhàn)機中，通過該大推力壓電作動器來控制機翼的收縮，從而控制無人戰(zhàn)機的速度，將顯著提高無人戰(zhàn)機完成作戰(zhàn)任務(wù)的效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0020]圖1為本發(fā)明大推力壓電作動器的結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖2為本發(fā)明大推力壓電作動器正向運動時序圖。
[0022]圖3為正向運動承載螺母及驅(qū)動螺母隨壓電疊堆變化狀態(tài)圖(螺母運動狀態(tài)圖中，I代表螺母處于正向轉(zhuǎn)動狀態(tài)，O代表處于不轉(zhuǎn)狀態(tài))。
[0023]圖4為本發(fā)明大推力壓電作動器回程運動時序圖。
[0024]圖5為回程運動承載螺母及驅(qū)動螺母隨壓電疊堆變化狀態(tài)圖(螺母運動狀態(tài)圖中，-1代表螺母處于反向轉(zhuǎn)動狀態(tài)，O代表處于不轉(zhuǎn)狀態(tài))。
[0025]其中:
[0026]1-承載螺母；2_力矩電機；3-1_上柔性聯(lián)軸器；3-2_下柔性聯(lián)軸器；4_驅(qū)動螺母；5-絲杠；6_壓電疊堆；7_滾珠花鍵；8-外殼；9_承載面；10_壓電疊堆處于伸長狀態(tài)；11_壓電疊堆處于收縮狀態(tài)；p-負載。

【具體實施方式】
:
[0027]請參照圖1所示，本發(fā)明大推力壓電作動器包括壓電疊堆6、驅(qū)動螺母4、下柔性聯(lián)軸器3-2、力矩電機2、上柔性聯(lián)軸器3-1、承載螺母1、絲杠5及外殼8。其中，驅(qū)動螺母4和下柔性聯(lián)軸器3-2的下端連接在一起，下柔性聯(lián)軸器3-2上端和上柔性聯(lián)軸器3-1下端分別與力矩電機2的轉(zhuǎn)子連接在一起，上柔性聯(lián)軸器3-1的上端和承載螺母I連接在一起，其中驅(qū)動螺母4、下柔性聯(lián)軸器3-2、力矩電機2、上柔性聯(lián)軸器3-1及承載螺母I共同組成箝位機構(gòu)；壓電疊堆6為驅(qū)動元件，其上端面和驅(qū)動螺母4頂在一起；絲杠5作為輸出元件從箝位機構(gòu)的中間穿過，且絲杠5與驅(qū)動螺母4和承載螺母I的內(nèi)螺紋相配合。在絲杠5上位于壓電疊堆6中的末端安裝有用于防止絲杠5轉(zhuǎn)動進而確保其只能軸向運動的滾珠花鍵7。本發(fā)明大推力壓電作動器通過采用驅(qū)動螺母4和承載螺母I在絲杠5上的交替旋轉(zhuǎn)來達到累積壓電疊堆6振幅的目的，改變力矩電機2的轉(zhuǎn)向及各部件運動的時序可以使作動器實現(xiàn)往返運動。
[0028]請參照圖1并結(jié)合圖2和圖3所示，本發(fā)明大推力壓電作動器的正向運動過程如下:正向運動時，在初始狀態(tài)，承載螺母I壓在承載面9上支撐負載P，壓電疊堆6頂住驅(qū)動螺母4，之后同時施加壓電疊堆6激勵信號和力矩電機2正向啟動信號，首先壓電疊堆6將驅(qū)動螺母4向上頂，驅(qū)動螺母4帶動絲杠5向上運動。此過程中，絲杠5帶動承載螺母I向上運動，因此承載螺母I不再承受負載P，開始在力矩電機2的帶動下正向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生向著承載面9方向的軸向位移。這個過程中驅(qū)動螺母4受負載P作用，被壓緊在壓電疊堆6上端面上不轉(zhuǎn)動。當(dāng)壓電疊堆6收縮時，承載螺母I已經(jīng)在力矩電機2的帶動下旋回承載面9，重新支撐負載P。此時，驅(qū)動螺母4與壓電疊堆6上端面分離，開始向下旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生向著壓電疊堆6上端面的軸向位移。當(dāng)壓電疊堆6收縮回原始非伸長狀態(tài)時，驅(qū)動螺母4也已旋回壓電疊堆6上端面上，大推力壓電作動器便回到初始狀態(tài)，完成一個工作周期，大推力壓電作動器正向運動了一步。如此往復(fù)，便實現(xiàn)了正向的持續(xù)動力輸出。具體的過程如下:
[0029]在O?T/4(狀態(tài)a_狀態(tài)b)，同時施加壓電疊堆6激勵信號和力矩電機2正向啟動信號后，壓電疊堆6開始伸長，將驅(qū)動螺母4向上頂，驅(qū)動螺母4帶動絲杠5向上運動。此過程中，絲杠5帶動承載螺母I向上運動，因此承載螺母I不再承受負載壓力，開始在力矩電機2的帶動下正向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生向著承載面9方向的軸向位移。因驅(qū)動螺母4和壓電疊堆6之間的壓力很大，所產(chǎn)生的摩擦力阻止了驅(qū)動螺母4跟隨力矩電機2旋轉(zhuǎn)；
[0030]在T/4?T/2 (狀態(tài)b-狀態(tài)c)，壓電疊堆6繼續(xù)伸長到最大伸長位置處，繼續(xù)帶動絲杠5向上運動。此過程中，承載螺母I在力矩電機2的帶動下繼續(xù)正向旋轉(zhuǎn)，直到旋回承載面9，驅(qū)動螺母4同樣因其和壓電疊堆6之間的摩擦力而不跟隨力矩電機2旋轉(zhuǎn)；
[0031]在T/2?3T/4 (狀態(tài)C-狀態(tài)d)，壓電疊堆6開始收縮，此時承載螺母I也已旋回到承載面9上，由于絲杠5承受的負載，使得承載螺母I壓緊在承載面9上，不再跟隨力矩電機2旋轉(zhuǎn)，同時也鎖緊絲杠5使其不跟隨壓電疊堆6向下運動。驅(qū)動螺母4因壓電疊堆6的快速收縮而與其分離，由于上柔性聯(lián)軸器3-1和下柔性聯(lián)軸器3-2的作用，驅(qū)動螺母4在力矩電機2的帶動下快速正向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生向著壓電疊堆6上端面方向的軸向位移；
[0032]在3T/4?T (狀態(tài)d-狀態(tài)e)，壓電疊堆6繼續(xù)收縮，回到初始位置。此過程中，驅(qū)動螺母4在力矩電機2的帶動下繼續(xù)正向旋轉(zhuǎn)，旋回到壓電疊堆6上端面上，承載螺母I仍因負載作用，壓緊在承載面9上，繼續(xù)鎖緊絲杠5使其不產(chǎn)生向下的運動。由此，從狀態(tài)a到狀態(tài)e，大推力壓電作動器正向運動了一步。如此往復(fù)，便實現(xiàn)了正向的持續(xù)動力輸出。
[0033]請參照圖1并結(jié)合圖4和圖5所示，本發(fā)明大推力壓電作動器的回程運動過程如下:回程運動時，同時施加壓電疊堆6激勵信號和力矩電機2反向啟動信號，驅(qū)動螺母4跟隨力矩電機2反向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生向上的軸向位移。而承載螺母I受負載作用，被壓緊在承載面9上不轉(zhuǎn)動。驅(qū)動螺母4由于受到下柔性聯(lián)軸器3-2作用，轉(zhuǎn)速會逐漸降低，直至為O。由于驅(qū)動螺母4的反向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了沿絲杠5向上的軸向位移，使得這一階段內(nèi)壓電疊堆伸長的位移沒有傳遞到絲杠上。之后壓電疊堆6開始推動驅(qū)動螺母4向上運動，驅(qū)動螺母4又帶動絲杠5向上運動。這個過程中，絲杠5帶動承載螺母I離開承載面9，承載螺母I不再承受負載，開始跟隨力矩電機2反向旋轉(zhuǎn)，直至上柔性聯(lián)軸器3-1達到最大扭矩。當(dāng)壓電疊堆6到達最長狀態(tài)后，開始收縮。絲杠5受負載作用，將帶動驅(qū)動螺母4、承載螺母I向下運動。驅(qū)動螺母4在下降的過程中一直承受負載，和壓電疊堆6上端面緊壓在一起，無法轉(zhuǎn)動，直至承載螺母I落回承載面9。當(dāng)承載螺母I落回承載面9后，整個大推力壓電作動器便完成一個周期，由于絲杠5向上的行程小于向下的行程，絲杠5往下運動一步。如此往復(fù)，大推力壓電作動器實現(xiàn)了回程運動。具體的過程如下:
[0034]在O?& (狀態(tài)a-狀態(tài)b)，在初始狀態(tài)a，壓電疊堆6處于自然狀態(tài)，承載螺母I鎖緊在承載面9上，限制絲杠5向下運動。同時施加壓電疊堆6激勵信號和力矩電機2反向啟動信號后，驅(qū)動螺母4跟隨力矩電機2反向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生向上的軸向運動。轉(zhuǎn)動到一定角度后，同驅(qū)動螺母4相連的下柔性聯(lián)軸器3-1達到最大扭矩，驅(qū)動螺母4停止旋轉(zhuǎn)。承載螺母I由于負載的作用，壓緊在承載面9上，不隨力矩電機2旋轉(zhuǎn)。而壓電疊堆6在O?T/2時間內(nèi)伸長，在h時刻，壓電疊堆6上端面頂住驅(qū)動螺母4下端面。此過程中，由于驅(qū)動螺母4的反向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了沿著絲桿5向上的軸向位移，使得壓電疊堆6在O?h階段內(nèi)伸長的位移沒有傳遞到絲杠5上；
[0035]在t卜T/2 (狀態(tài)b-狀態(tài)c)，在h時刻，驅(qū)動螺母4下端面和壓電疊堆6上端面壓緊在一起。此后，壓電疊堆6帶動驅(qū)動螺母4向上運動，驅(qū)動螺母4又帶動絲杠5向上運動。此過程中，絲杠5帶動承載螺母I脫離承載面，承載螺母I開始在力矩電機2的帶動下反向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生遠離承載面9的軸向位移；
[0036]在T/2?t2 (狀態(tài)C-狀態(tài)d)，壓電疊堆6開始收縮，在負載作用下，絲杠5隨壓電疊堆6的收縮向下運動，承載螺母I繼續(xù)反向旋轉(zhuǎn)的同時跟隨絲杠5向下運動，直至和承載螺母I相連的上柔性聯(lián)軸器3-1達到最大扭矩。驅(qū)動螺母4由于負載的作用，和壓電疊堆6壓緊在一起，不隨力矩電機2旋轉(zhuǎn)。
[0037]在t2?T(狀態(tài)d-狀態(tài)e)，承載螺母I停止旋轉(zhuǎn)后跟隨絲杠5向下運動，回落到承載面9上。此過程中，驅(qū)動螺母4因負載的作用，和壓電疊堆6上端面壓緊在一起，仍不隨力矩電機2旋轉(zhuǎn)，直至承載螺母I落回到承載面9鎖緊絲杠5承受負載。由此，由于絲杠5正向的位移小于反向的位移，推力壓電作動器反向運動一步。如此往復(fù)，推力壓電作動器實現(xiàn)了回程運動。
[0038]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以做出若干改進，這些改進也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種大推力壓電作動器，其特征在于:包括壓電疊堆￠)、驅(qū)動螺母(4)、下柔性聯(lián)軸器(3-2)、包含有轉(zhuǎn)子的力矩電機(2)、上柔性聯(lián)軸器(3-1)、承載螺母(1)、絲杠(5)及外殼(8)，所述驅(qū)動螺母(4)和下柔性聯(lián)軸器(3-2)下端連接在一起，所述下柔性聯(lián)軸器(3-2)上端和上柔性聯(lián)軸器(3-1)下端分別與力矩電機(2)的轉(zhuǎn)子連接在一起，上柔性聯(lián)軸器(3-1)上端和承載螺母(I)連接在一起，所述驅(qū)動螺母(4)、下柔性聯(lián)軸器(3-2)、力矩電機(2)、上柔性聯(lián)軸器(3-1)及承載螺母(I)共同組成箝位機構(gòu)；所述壓電疊堆(6)為驅(qū)動元件，其上端面與驅(qū)動螺母(4)頂在一起；所述絲杠(5)作為輸出元件從箝位機構(gòu)的中間穿過，且絲杠(5)與驅(qū)動螺母⑷和承載螺母⑴的內(nèi)螺紋相配合，在所述絲杠(5)上位于壓電疊堆(6)中的末端安裝有用于防止絲杠(5)轉(zhuǎn)動進而確保其只能軸向運動的滾珠花鍵⑵。
2.—種如權(quán)利要求1所述的大推力壓電作動器的工作方法，其特征在于:正向運動時包括如下步驟 (1)初始狀態(tài)時，承載螺母(I)壓在承載面(9)上支撐負載，壓電疊堆(6)頂住驅(qū)動螺母⑷； (2)同時施加壓電疊堆(6)激勵信號和力矩電機⑵的正向啟動信號，壓電疊堆(6)將驅(qū)動螺母(4)向上頂，驅(qū)動螺母(4)帶動絲杠(5)向上運動，此過程中，絲杠(5)帶動承載螺母(I)向上運動，承載螺母(I)不再承受負載，開始在力矩電機(2)的帶動下正向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生向著承載面(9)方向的軸向位移，這個過程中驅(qū)動螺母(4)受負載作用，被壓緊在壓電疊堆(6)上端面上不跟隨力矩電機(2)轉(zhuǎn)動； (3)當(dāng)壓電疊堆(6)收縮時，承載螺母(I)已經(jīng)旋回承載面(9)，重新支撐負載，此時，驅(qū)動螺母(4)與壓電疊堆(6)上端面分離，開始向下旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生向著壓電疊堆(6)上端面的軸向位移，當(dāng)壓電疊堆(6)收縮回原始非伸長狀態(tài)時，驅(qū)動螺母⑷也已旋回壓電疊堆(6)上端面上，大推力壓電作動器便回到初始狀態(tài)，完成一個工作周期，大推力壓電作動器正向運動了一步，如此往復(fù)，便實現(xiàn)了正向的持續(xù)動力輸出。
3.如權(quán)利要求2所述的大推力壓電作動器的工作方法，其特征在于:回程運動時包括如下步驟 (1)同時施加壓電疊堆(6)激勵信號和力矩電機(2)反向啟動信號，驅(qū)動螺母(4)跟隨力矩電機(2)反向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生向上的軸向位移，承載螺母(I)受負載作用，被壓緊在承載面(9)上不跟隨力矩電機(2)轉(zhuǎn)動，驅(qū)動螺母⑷由于受到下柔性聯(lián)軸器(3-2)作用，轉(zhuǎn)速會逐漸降低，直至為O，由于驅(qū)動螺母(4)的反向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了沿絲杠(5)向上的軸向位移，使得這一階段內(nèi)壓電疊堆(6)伸長的位移沒有傳遞到絲杠(5)上； (2)壓電疊堆(6)繼續(xù)伸長到開始接觸到并推動驅(qū)動螺母(4)向上運動，驅(qū)動螺母(4)又帶動絲杠(5)向上運動，這個過程中，絲杠(5)帶動承載螺母(I)離開承載面(9)，承載螺母(I)不再承受負載，開始跟隨力矩電機(2)反向旋轉(zhuǎn)，直至上柔性聯(lián)軸器(3-1)達到最大扭矩； (3)當(dāng)壓電疊堆(6)到達最長狀態(tài)后，開始收縮，絲杠(5)受負載作用，將帶動驅(qū)動螺母(4)、承載螺母(I)向下運動，驅(qū)動螺母(4)在下降的過程中一直承受負載，和壓電疊堆(6)上端面緊壓在一起，無法轉(zhuǎn)動，直至承載螺母(I)落回承載面(9)，當(dāng)承載螺母(I)落回承載面(9)后，整個大推力壓電作動器便完成一個周期，由于絲杠(5)向上的行程小于向下的行程，絲杠(5)往下運動一步，如此往復(fù)，大推力壓電作動器實現(xiàn)了回程運動。
【文檔編號】H02N2/12GK104506078SQ201410676948
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】時運來, 朱鵬舉, 張軍, 趙淳生, 李波 申請人:南京航空航天大學(xué)