一種步進(jìn)壓電驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種步進(jìn)壓電驅(qū)動(dòng)器，包括壓電振子、中間質(zhì)量塊、側(cè)質(zhì)量塊和復(fù)合懸臂，兩個(gè)尺寸相同的所述壓電振子關(guān)于中間質(zhì)量塊對(duì)稱布置，壓電振子的兩端分別固定連接在中間質(zhì)量塊和側(cè)質(zhì)量塊上，復(fù)合懸臂為薄片型結(jié)構(gòu)且由低摩擦彈性材料和高摩擦彈性材料層合構(gòu)成，低摩擦彈性材料和所述高摩擦彈性材料的摩擦系數(shù)不同，所述低摩擦彈性材料和高摩擦彈性材料的層合面與所述壓電陶瓷和彈性基板的粘接面平行，所述中間質(zhì)量塊的下底面與工作平面不接觸，復(fù)合懸臂與所述工作平面接觸，壓電振子振動(dòng)，側(cè)質(zhì)量塊產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)并使復(fù)合懸臂彎曲，復(fù)合懸臂中不同摩擦系數(shù)的材料接觸工作平面，驅(qū)動(dòng)器可產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、環(huán)境適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種步進(jìn)壓電驅(qū)動(dòng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于壓電驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，具體涉及一種步進(jìn)壓電驅(qū)動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微型驅(qū)動(dòng)技術(shù)在超精密機(jī)械及其制造、精密測(cè)量、生物醫(yī)療等學(xué)科領(lǐng)域中占據(jù)越來(lái)越重要的地位，微型驅(qū)動(dòng)器在民用方面也越來(lái)越受到關(guān)注。壓電陶瓷材料具備高精度、響應(yīng)快、驅(qū)動(dòng)功率低、工作頻率寬、不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，因此近年來(lái)，對(duì)于由此類元件作為驅(qū)動(dòng)源的精密驅(qū)動(dòng)器得到較快發(fā)展。然而，現(xiàn)有的壓電式微型驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，加工困難，成本較高，并且多為剛性結(jié)構(gòu)，工作時(shí)驅(qū)動(dòng)器直接與工作平面剛性接觸，對(duì)工作環(huán)境的要求相對(duì)較高、適用性不強(qiáng)，因此設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定、環(huán)境適用性強(qiáng)的微小型驅(qū)動(dòng)器十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決目前微型壓電驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定、適用性不強(qiáng)等問(wèn)題，提出了一種步進(jìn)壓電驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器由壓電振子、中間質(zhì)量塊、側(cè)質(zhì)量塊和復(fù)合懸臂構(gòu)成，壓電振子在交變電流的作用下產(chǎn)生彎曲變形，側(cè)質(zhì)量塊產(chǎn)生振動(dòng)，復(fù)合懸臂產(chǎn)生彎曲，在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，由于復(fù)合懸臂采用不同摩擦系數(shù)的材料，不同材料在接觸工作平面時(shí)摩擦力不同，摩擦力小則位移大，驅(qū)動(dòng)器朝向摩擦系數(shù)較小的材料一側(cè)運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型與目前驅(qū)動(dòng)器相比，運(yùn)動(dòng)更加穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且環(huán)境適用性強(qiáng)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]本實(shí)用新型一種步進(jìn)壓電驅(qū)動(dòng)器，包括壓電振子、中間質(zhì)量塊和側(cè)質(zhì)量塊，其特征在于還包括復(fù)合懸臂，其中所述壓電振子由壓電陶瓷和彈性基板粘接構(gòu)成，兩個(gè)尺寸相同的所述壓電振子關(guān)于中間質(zhì)量塊對(duì)稱布置，所述壓電振子的兩端分別固定連接在中間質(zhì)量塊和側(cè)質(zhì)量塊上;所述復(fù)合懸臂為薄片型結(jié)構(gòu)且由低摩擦彈性材料和高摩擦彈性材料層合構(gòu)成，所述低摩擦彈性材料和所述高摩擦彈性材料都為薄片型結(jié)構(gòu)且尺寸相同，所述低摩擦彈性材料的摩擦系數(shù)小于所述高摩擦彈性材料的摩擦系數(shù)，在每個(gè)所述側(cè)質(zhì)量塊下表面垂直布置四個(gè)所述復(fù)合懸臂，所述低摩擦彈性材料和高摩擦彈性材料的層合面與所述壓電陶瓷和彈性基板的粘接面平行，所有的所述低摩擦彈性材料面向同一側(cè);所述中間質(zhì)量塊的下底面與工作平面不接觸，所述復(fù)合懸臂與所述工作平面接觸。
[0006]每個(gè)所述側(cè)質(zhì)量塊下表面的復(fù)合懸臂數(shù)量可以為M行N列個(gè)，M大于等于2，N大于等于2。
[0007]工作時(shí)，壓電振子作為動(dòng)力源在交變電壓的作用下發(fā)生往復(fù)彎曲變形，側(cè)質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)的同時(shí)復(fù)合懸臂彎曲變形，在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，由于復(fù)合懸臂采用不同摩擦系數(shù)的材料，不同材料在接觸工作平面時(shí)摩擦力不同，驅(qū)動(dòng)器朝向摩擦系數(shù)較小的材料一側(cè)運(yùn)動(dòng)的總距離大于朝向摩擦系數(shù)較大的材料一側(cè)運(yùn)動(dòng)的總距離，故驅(qū)動(dòng)器朝向摩擦系數(shù)小的材料一側(cè)運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)周期內(nèi)，零到四分之一周期時(shí)，壓電振子彎曲，側(cè)質(zhì)量塊受到壓電振子作用力并向前運(yùn)動(dòng)，中間質(zhì)量塊受到向后的反作用力并向后運(yùn)動(dòng)，在側(cè)質(zhì)量塊下表面并與工作平面接觸的復(fù)合懸臂彎曲，摩擦系數(shù)較小的低摩擦彈性材料接觸工作平面，側(cè)質(zhì)量塊第一次向前運(yùn)動(dòng)，四分之一周期末時(shí)驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)如圖3中的上側(cè)圖虛線所示，實(shí)線為一個(gè)周期開(kāi)始時(shí)的初始位置；四分之一到四分之三周期時(shí)，側(cè)質(zhì)量塊受到壓電振子向后的作用力并向后運(yùn)動(dòng)，中間質(zhì)量塊受到向前的反作用力并向前運(yùn)動(dòng)，摩擦系數(shù)較大的高摩擦彈性材料接觸工作平面，側(cè)質(zhì)量塊第一次向后運(yùn)動(dòng)，四分之三周期末時(shí)驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)如圖3中的中間圖虛線所示，實(shí)線為一個(gè)周期開(kāi)始時(shí)的初始位置；四分之三到一個(gè)周期時(shí)，側(cè)質(zhì)量塊受到壓電振子向前的作用力并向前運(yùn)動(dòng)，中間質(zhì)量塊受到向后的反作用力并向后運(yùn)動(dòng)，摩擦系數(shù)較小的低摩擦彈性材料接觸工作平面，側(cè)質(zhì)量塊第二次向前運(yùn)動(dòng)，一個(gè)周期末時(shí)驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)如圖3中的下側(cè)圖虛線所示，實(shí)線為一個(gè)周期開(kāi)始時(shí)的初始位置，由于低摩擦彈性材料的摩擦系數(shù)小于高摩擦彈性材料，故低摩擦彈性材料產(chǎn)生的摩擦力小于高摩擦彈性材料產(chǎn)生的摩擦力，一個(gè)周期內(nèi)，側(cè)質(zhì)量塊第一次和第二次向前運(yùn)動(dòng)時(shí)復(fù)合懸臂產(chǎn)生的摩擦力小于第一次向后運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力，故側(cè)質(zhì)量塊第一次和第二次向前運(yùn)動(dòng)的總距離大于側(cè)質(zhì)量塊第一次向后運(yùn)動(dòng)的總距離，以側(cè)質(zhì)量塊為基準(zhǔn)，驅(qū)動(dòng)器向前運(yùn)動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型一種步進(jìn)壓電驅(qū)動(dòng)器的裝配圖。
[0009]圖2是本實(shí)用新型中復(fù)合懸臂的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3是本實(shí)用新型工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)用新型一種步進(jìn)壓電驅(qū)動(dòng)器，包括壓電振子1、中間質(zhì)量塊2和側(cè)質(zhì)量塊3，其特征在于還包括復(fù)合懸臂4，其中所述壓電振子I由壓電陶瓷11和彈性基板12粘接構(gòu)成，兩個(gè)尺寸相同的所述壓電振子I關(guān)于中間質(zhì)量塊2對(duì)稱布置，所述壓電振子I的兩端分別固定連接在中間質(zhì)量塊2和側(cè)質(zhì)量塊3上;所述復(fù)合懸臂4為薄片型結(jié)構(gòu)且由低摩擦彈性材料41和高摩擦彈性材料42層合構(gòu)成，所述低摩擦彈性材料41和所述高摩擦彈性材料42都為薄片型結(jié)構(gòu)且尺寸相同，所述低摩擦彈性材料41的摩擦系數(shù)小于所述高摩擦彈性材料42的摩擦系數(shù)，在每個(gè)所述側(cè)質(zhì)量塊3下表面垂直布置四個(gè)所述復(fù)合懸臂4，所述低摩擦彈性材料41和高摩擦彈性材料42的層合面與所述壓電陶瓷11和彈性基板12的粘接面平行，所有的所述低摩擦彈性材料41面向同一側(cè);所述中間質(zhì)量塊2的下底面與工作平面5不接觸，所述復(fù)合懸臂4與所述工作平面5接觸。工作時(shí)，壓電振子I作為動(dòng)力源在交變電壓的作用下發(fā)生往復(fù)彎曲變形，側(cè)質(zhì)量塊3運(yùn)動(dòng)的同時(shí)復(fù)合懸臂4彎曲變形，在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，由于復(fù)合懸臂4采用不同摩擦系數(shù)的材料，不同材料在接觸工作平面5時(shí)摩擦力不同，驅(qū)動(dòng)器朝向摩擦系數(shù)較小的材料一側(cè)運(yùn)動(dòng)的總距離大于朝向摩擦系數(shù)較大的材料一側(cè)運(yùn)動(dòng)的總距離，故驅(qū)動(dòng)器朝向摩擦系數(shù)小的材料一側(cè)運(yùn)動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種步進(jìn)壓電驅(qū)動(dòng)器，包括壓電振子(I)、中間質(zhì)量塊(2)和側(cè)質(zhì)量塊(3)，其特征在于還包括復(fù)合懸臂(4)，其中: 所述壓電振子(I)由壓電陶瓷(11)和彈性基板(12)粘接構(gòu)成，兩個(gè)尺寸相同的所述壓電振子(I)關(guān)于中間質(zhì)量塊(2)對(duì)稱布置，所述壓電振子(I)的兩端分別固定連接在中間質(zhì)量塊(2)和側(cè)質(zhì)量塊(3)上;所述復(fù)合懸臂(4)為薄片型結(jié)構(gòu)且由低摩擦彈性材料(41)和高摩擦彈性材料(42)層合構(gòu)成，所述低摩擦彈性材料(41)和所述高摩擦彈性材料(42)都為薄片型結(jié)構(gòu)且尺寸相同，所述低摩擦彈性材料(41)的摩擦系數(shù)小于所述高摩擦彈性材料(42)的摩擦系數(shù)，在每個(gè)所述側(cè)質(zhì)量塊(3)下表面垂直布置四個(gè)所述復(fù)合懸臂(4)，所述低摩擦彈性材料(41)和高摩擦彈性材料(42)的層合面與所述壓電陶瓷(11)和彈性基板(12)的粘接面平行，所有的所述低摩擦彈性材料(41)面向同一側(cè);所述中間質(zhì)量塊(2)的下底面與工作平面(5)不接觸，所述復(fù)合懸臂(4)與所述工作平面(5)接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求一所述的一種步進(jìn)壓電驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:每個(gè)所述側(cè)質(zhì)量塊(3)下表面的復(fù)合懸臂(4)數(shù)量可以為M行N列個(gè)，M大于等于2，N大于等于2。
【文檔編號(hào)】H02N2/00GK205666764SQ201620571601
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月12日
【發(fā)明人】王旭, 吳越, 任露泉, 劉慶萍, 王京春, 宋正義
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)