基于压电驱动的集成式两自由度步进执行器.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115955141A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202310240908.9(22)申请日2023.03.14(71)申请人吉林大学地址130012吉林省长春市前进大街2699号(72)发明人王书鹏周士辉刘欣常通贾晓敏张晓龙潘家良姚圳张志辉任露泉(74)专利代理机构郑州万创知识产权代理有限公司41135专利代理师任彬(51)Int.Cl.H02N2/02(2006.01)H02N2/04(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图6页(54)发明名称基于压电驱动的集成式两自由度步进执行器(57)摘要本申请公开了一种基于压电驱动的集成式两自由度步进执行器，涉及压电电机技术领域，包括定子、导轨、驱动机构和动转子四部分，所述滑动导轨包括导轨A和导轨B，所述导轨A和导轨B对称设置在柔性机构下表面上，所述导轨A、导轨B和柔性机构下表面构成导轨滑槽，所述定子装配于所述导轨滑槽内，所述驱动机构包括柔性机构、压电陶瓷A和压电陶瓷B，所述柔性机构包括动转子安装座、板型柔性铰链、正圆型柔性铰链和柔性安装框。本发明利用两个压电陶瓷的逆压电效应，推动柔性机构产生周期性形变，进而带动动转子产生直线位移和旋转角位移输出，从而实现直线‑旋转两个自由度运动。CN115955141ACN115955141A权利要求书1/1页1.基于压电驱动的集成式两自由度步进执行器，其特征在于，包括定子（6）、滑动导轨、驱动机构和动转子（7）；所述滑动导轨包括导轨A（5）和导轨B（11），所述导轨A（5）和导轨B（11）对称设置在柔性机构（8）下表面上，所述导轨A（5）、导轨B（11）和柔性机构（8）下表面构成导轨滑槽，所述定子（6）装配于所述导轨滑槽内；所述驱动机构包括柔性机构（8）、压电陶瓷A（3）和压电陶瓷B（9），所述柔性机构（8）包括动转子安装座（14）、板型柔性铰链（15）、正圆型柔性铰链（16）和柔性安装框（19），所述柔性安装框（19）的一端内侧安装有两对板型柔性铰链（15），每对板型柔性铰链（15）组成一个压电陶瓷安装槽，两对板型柔性铰链（15）分别通过一个正圆型柔性铰链（16）与动转子安装座（14）相连，所述动转子（7）安装于所述动转子安装座（14）上。2.根据权利要求1所述的基于压电驱动的集成式两自由度步进执行器，其特征在于，两个压电陶瓷安装槽关于柔性机构（8）的中轴线对称分布，且分别位于动转子安装座（14）的两侧。3.根据权利要求2所述的基于压电驱动的集成式两自由度步进执行器，其特征在于，所述柔性机构（8）由一整块弹性金属材料整体加工而成。4.根据权利要求1‑3任一项所述的基于压电驱动的集成式两自由度步进执行器，其特征在于，所述动转子（7）为带转轴的零件，所述动转子（7）通过转轴安装于所述动转子安装座（14）上，且所述动转子（7）的转轴与动转子安装座（14）的中心孔为过渡配合。5.根据权利要求4所述的基于压电驱动的集成式两自由度步进执行器，其特征在于，所述动转子（7）的转轴依次穿过垫片（18）、动转子安装座（14）的中心孔、垫片（18）、弹性环（17）和另一垫片（18）后与螺母配合锁紧。6.根据权利要求4所述的基于压电驱动的集成式两自由度步进执行器，其特征在于，所述导轨A（5）和导轨B（11）的外侧面各安装有一个调节螺栓。7.根据权利要求4所述的基于压电驱动的集成式两自由度步进执行器，其特征在于，所述驱动机构还包括预紧垫片A（2）、预紧螺栓A（1）、预紧垫片B（10）和预紧螺栓B（12），所述预紧垫片A（2）和预紧螺栓A（1）用于调节压电陶瓷A（3）的预紧力，所述预紧垫片B（10）和预紧螺栓B（12）用于调节压电陶瓷B（9）的预紧力。8.根据权利要求3所述的基于压电驱动的集成式两自由度步进执行器，其特征在于，所述弹性金属材料为经过淬火处理的65Mn弹簧钢。2CN115955141A说明书1/5页基于压电驱动的集成式两自由度步进执行器技术领域[0001]本发明属于压电电机技术领域，具体涉及一种基于压电驱动的集成式两自由度步进执行器。背景技术[0002]随着单自由度压电执行器在航空航天、光学仪器、生物医疗、集成电路等技术领域应用潜力的逐渐显现，多自由度压电执行器也成为众多科研工作者研究的热点。传统的多自由度执行器主要以电磁电机为驱动力，此种驱动方式定位精度偏低且存在电磁干扰。与传统的多自由度执行器相比，基于压电材料逆压电效应的多自由度压电执行器存在结构简单、快速响应、高精度、无磁场干扰等诸多优点。此外，传统的多自由度执行器需多个零件共同配合，控制难度大，通过机械结构实现动力输出的微型执行器成本造价高。发明内容[0003]本发明是针对传统多自由度执行器结构复杂占地空间大