一種對稱式雙足驅(qū)動非共振壓電直線電機的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種非共振壓電直線電機，屬于壓電精密致動技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002]壓電陶瓷的逆壓電效應被應用在作動器上時具有高精度、快響應等特點，今年來得到廣大研究者的青睞。為了使壓電材料產(chǎn)生足夠的變形輸出，往往需要在壓電片上施加較高的電壓，同時結(jié)構(gòu)的共振也被利用來放大壓電材料的微變形，這增加了驅(qū)動電路的復雜程度，同時結(jié)構(gòu)的共振隨輸入電信號的頻率變化存在很強的非線性，這為作動器的控制帶來了許多技術(shù)難題。
[0003]疊層壓電陶瓷是從大電容技術(shù)中衍生出來的新型壓電集成元件，可以在較低的驅(qū)動電壓下獲得較大的應變及較大的推力。采用疊層壓電陶瓷構(gòu)成的非共振壓電電機具有響應快、精度高、行程大的特點，在半導體加工、光纖對接領域有著廣闊的應用前景。
[0004]目前的非共振式壓電電機主要問題在于疊層壓電陶瓷的遲滯效應影響，導致壓電直線電機的雙向性能有一定的差異；雙足定子的兩個驅(qū)動足較難與動子導軌同時接觸并保持相似的接觸狀態(tài)，導致了電機性能不夠穩(wěn)定；定子驅(qū)動足與動子采用點接觸形式，使電機的推力受到了一定的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述【背景技術(shù)】的不足，本發(fā)明的目的是提出一種對稱式非共振壓電直線電機，其具有結(jié)構(gòu)簡單、部件微小、運行穩(wěn)定、定位精確、運動分辨率高、成本較低等優(yōu)點。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
一種對稱式雙足驅(qū)動非共振壓電直線電機，包括定子及其外殼、動子導軌、導向調(diào)節(jié)機構(gòu)、預壓力裝置和底座；所述定子固定連接在其外殼內(nèi)，形成一整體，外殼的前端設有動子導軌，后端連接預壓力裝置，左右兩端分別與導向調(diào)節(jié)機構(gòu)相連；所述預壓力裝置內(nèi)設有預壓彈簧，外殼在預壓彈簧形變產(chǎn)生的回復力作用下，前端與動子導軌保持接觸；所述定子及其外殼、動子導軌、預壓力裝置及導向調(diào)節(jié)機構(gòu)均安裝于底座上。
[0007]所述定子包括定子支撐板、驅(qū)動足以及疊層壓電陶瓷，所述驅(qū)動足至少有兩個，且對稱設置；其中，每個驅(qū)動足的兩端固定連接在成90°排布的疊層壓電陶瓷上，并且通過疊層壓電陶瓷連接在定子支撐板上；所述定子還包括鉸鏈，所述鉸鏈一端連接在驅(qū)動足上，另一端通過預緊螺釘固定在支撐板上。
[0008]在所述疊層壓電陶瓷和定子支撐板支架還設有墊塊，該墊塊為半球形。
[0009]所述定子外殼為中空結(jié)構(gòu)便于將定子安裝于其中，定子與外殼間通過螺紋連接固接為一體；所述外殼上分布有兩條對稱的“ η ”型割縫，每條“ η ”型割縫的端點部設置有小孔，所述割縫與小孔構(gòu)成柔性鉸鏈用以承受結(jié)構(gòu)沿與動子運動方向垂直方向的輕微變形。
[0010]所述導向調(diào)節(jié)機構(gòu)至少有兩個，且對稱設置在外殼左右兩端；其中一側(cè)的導向調(diào)節(jié)機構(gòu)包括預調(diào)梁、兩個調(diào)節(jié)塊以及支撐板，通過拴緊螺釘依次將支撐板、調(diào)節(jié)塊以及預調(diào)梁由外向內(nèi)固定在外殼上。
[0011]所述預壓力裝置包括預壓力內(nèi)桿、預壓力彈簧、預壓力支撐板、預壓力外桿和壓緊螺釘；所述預壓力內(nèi)桿與定子外殼后端接觸，預壓力彈簧設置于內(nèi)桿上；所述預壓力外桿穿過預壓力支撐板上的圓孔壓緊預壓力彈簧，所述壓緊螺釘將預壓力外桿固定在某一位置用以提供穩(wěn)定的預壓力。
[0012]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
該對稱式雙足驅(qū)動非共振壓電直線電機中的壓電元件采用壓電疊堆，輸出位移及輸出力都較大，定位精度較高，結(jié)構(gòu)工作在非共振模式下，不易受環(huán)境因素干擾，較采用壓電陶瓷的共振電機更為穩(wěn)定；
定子整體結(jié)構(gòu)采用軸對稱結(jié)構(gòu)，確保了電機雙向作動時性能的一致性；對稱分布的兩個導向調(diào)節(jié)機構(gòu)的可以確保定子的兩個驅(qū)動足與動子導軌保持良好的接觸狀態(tài)；
該壓電直線電機電機可以在兩種三相電信號輸入下工作，工作模式容易實現(xiàn)；且各部件結(jié)構(gòu)簡單，加工難度小，連接方便。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明對稱式雙足驅(qū)動非共振壓電直線電機整體結(jié)構(gòu)圖；
圖2為壓電電機定子及其外殼與預壓力裝置和導向機構(gòu)結(jié)構(gòu)分解圖；
圖3為壓電電機定子結(jié)構(gòu)圖；
圖4為壓電電機在工作模式下的激勵電壓信號圖；
圖5為壓電電機在一個周期內(nèi)的運動機理圖；
其中:1_定子及其外殼；2_動子導軌；3_導向調(diào)節(jié)機構(gòu)I ;4_導向調(diào)節(jié)機構(gòu)2 ;5_預壓力裝置；6-底座；a_定子；bl、b2-預調(diào)梁；cl、c2~調(diào)節(jié)塊；dl、d2_支撐板；el、e2_栓緊螺釘；f_支持外殼；g_預壓力內(nèi)桿；h-預壓力彈簧；i_預壓力支撐板；j_預壓力外桿；k-壓緊螺釘；
al、a2_驅(qū)動足；a3、a4_疊層壓電陶瓷；a5、a6_疊層壓電陶瓷；a7、a8、a9、al0_墊塊；all、al2_長鉸鏈；al3、al4_預緊螺釘；al5_定子支撐板。
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明提供一種對稱式雙足驅(qū)動非共振壓電直線電機，為使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及效果更加清楚，明確，以及參照附圖并舉實例對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0015]下面結(jié)合附圖對發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明:
如圖1、圖2所示，本發(fā)明所述的壓電直線電機，由定子及其外殼1、動子導軌2、兩個導向調(diào)節(jié)機構(gòu)3、4、預壓力裝置5和底座6組成。定子a及其外殼f固接為一體，在其后端設置的預壓力裝置5中的預壓彈簧h形變產(chǎn)生的回復力作用下，其前端與動子導軌2保持接觸，使該壓電電機具有了斷電自鎖功能；定子a及其外殼f兩端分別于兩個導向調(diào)節(jié)機構(gòu)3、4相連接；動子導軌2、預壓力裝置5及導向調(diào)節(jié)機構(gòu)3、4均安裝于底座6上。
[0016]如圖3所示為定子結(jié)構(gòu)圖，定子結(jié)構(gòu)包括定子支撐板al5及處于軸對稱分布的兩個驅(qū)動足al、a2、四組疊層壓電陶瓷a3、a4、a5、a6、四個墊塊a7、a8、a9、alO、兩個長鉸鏈all、al2、兩個預緊螺釘al3、al4 ;定子a采用軸對稱結(jié)構(gòu)，同一側(cè)的兩組疊層壓電陶瓷a3、a4和兩個墊塊a7、a9成90°排布并通過長鉸鏈all及預緊螺釘al3預緊設置于驅(qū)動足al和定子支撐板al5之間；同一側(cè)的兩組疊層壓電陶瓷a3、a4的作動軸線相互垂直，一組與動子導軌運動方向平行，一