本發(fā)明涉及一種基于壓電纖維的直線驅(qū)動器,屬于微納精密驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

伴隨著精密超精密加工、電子學(xué)、生物技術(shù)、精密測量等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對微納米精密驅(qū)動技術(shù)的要求越來越高，各研究機構(gòu)也在積極對大行程、高精度的壓電驅(qū)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(xiàn)大行程、高精度的壓電驅(qū)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(zhì)量小，適合貼附于表面，較高的機電耦合系數(shù)，抗破壞能力強等優(yōu)點，可用于實現(xiàn)大行程、高精度的壓電驅(qū)動器的設(shè)計。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為實現(xiàn)大行程、高精度的結(jié)合，本發(fā)明公開一種基于壓電纖維的直線驅(qū)動器。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于壓電纖維的直線驅(qū)動器，由基座、預(yù)緊力加載平臺、定子、動子組成,其中預(yù)緊力加載平臺和動子安裝在基座上，定子固定安裝在預(yù)緊力加載平臺上，定子與動子預(yù)緊接觸。定子包括柔順機構(gòu)、壓電纖維。通過給壓電纖維施加鋸齒波電信號，在緩慢變形階段，壓電纖維緩慢縮短，倒C形薄片柔順機構(gòu)伸展，曲率變小，使半圓柱驅(qū)動頭產(chǎn)生-y向位移，通過柔順機構(gòu)連接梁II增大了半圓柱驅(qū)動頭對動子的正壓力，從而增加了摩擦力，同時產(chǎn)生-x向位移，產(chǎn)生-x向驅(qū)動力，驅(qū)動動子運動；在快速變形階段，壓電纖維快速伸長，倒C形薄片柔順機構(gòu)快速回縮，曲率變大，降低了摩擦阻力，抑制動子回退。

柔順機構(gòu)包括倒C形薄片柔順機構(gòu)、柔順機構(gòu)連接梁I、C形薄片柔順機構(gòu)、柔順機構(gòu)連接梁II、半圓柱驅(qū)動頭、剛性基座。倒C形薄片柔順機構(gòu)、柔順機構(gòu)連接梁I、C形薄片柔順機構(gòu)、柔順機構(gòu)連接梁II逆時針圍成環(huán)，倒C形薄片柔順機構(gòu)的凹側(cè)中部連接剛性基座，凸側(cè)用于粘貼壓電纖維。半圓柱驅(qū)動頭設(shè)置于柔順機構(gòu)連接梁II中部，與動子接觸，用于驅(qū)動動子運動。

本發(fā)明的有益效果是：結(jié)構(gòu)簡單，精度高，行程大。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1所示為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2所示為本發(fā)明的定子結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3所示為本發(fā)明的柔順機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4所示為本發(fā)明的驅(qū)動原理示意圖；

圖5所示為本發(fā)明的鋸齒波驅(qū)動電信號波形示意圖。

其中：1、基座；2、預(yù)緊力加載平臺；3、定子；3-1、柔順機構(gòu)；3-1-1、倒C形薄片柔順機構(gòu)；3-1-2、柔順機構(gòu)連接梁I；3-1-3、C形薄片柔順機構(gòu)；3-1-4、柔順機構(gòu)連接梁II；3-1-5、半圓柱驅(qū)動頭；3-1-6、剛性基座；3-2、壓電纖維；4、轉(zhuǎn)子。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容及其具體實施方式。

參見圖1至圖5所示，本實施方式提供一種基于壓電纖維的直線驅(qū)動器的具體實施方案。所述的一種基于壓電纖維的直線驅(qū)動器，由基座(1)、預(yù)緊力加載平臺(2)、定子(3)、動子(4)組成,其中預(yù)緊力加載平臺(2)和動子(4)安裝在基座(1)上，定子(3)固定安裝在預(yù)緊力加載平臺(2)上，定子(3)與動子(4)預(yù)緊接觸。所述的定子(3)包括柔順機構(gòu)(3-1)、壓電纖維(3-2)。

所述的柔順機構(gòu)(3-1)包括倒C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-1)、柔順機構(gòu)連接梁I(3-1-2)、C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-3)、柔順機構(gòu)連接梁II(3-1-4)、半圓柱驅(qū)動頭(3-1-5)、剛性基座(3-1-6)。所述的倒C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-1)、柔順機構(gòu)連接梁I(3-1-2)、C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-3)、柔順機構(gòu)連接梁II(3-1-4)逆時針圍成環(huán)，所述的倒C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-1)的凹側(cè)中部連接剛性基座(3-1-6)，凸側(cè)用于粘貼壓電纖維(3-2)。所述的半圓柱驅(qū)動頭(3-1-5)設(shè)置于柔順機構(gòu)連接梁II(3-1-4)中部，與動子(4)彈性接觸，用于驅(qū)動動子(4)運動。

通過給壓電纖維(3-2)施加鋸齒波電信號，在0-t1緩慢變形階段，壓電纖維(3-2)緩慢縮短，倒C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-1)伸展，曲率變小，使半圓柱驅(qū)動頭(3-1-5)產(chǎn)生-y向位移，通過柔順機構(gòu)連接梁II(3-1-4)增大了半圓柱驅(qū)動頭(3-1-5)對動子(4)的正壓力，從而增加了摩擦力，同時產(chǎn)生-x向位移，產(chǎn)生-x向驅(qū)動力，驅(qū)動動子(4)運動；在t1-t2快速變形階段，壓電纖維(3-2)快速伸長，倒C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-1)快速回縮，曲率變大，降低了摩擦阻力，抑制動子(4)回退。