含二级位移放大结构的角位移型压电作动器的制造方法
【专利摘要】一种含二级位移放大结构的角位移型压电作动器，包括中部菱形位移放大机构，置于中部菱形位移放大机构长轴方向内的压电堆，固定在中部菱形位移放大机构正面的第一角位移机构，固定在中部菱形位移放大机构反面的第二角位移机构，第一角位移机构和第二角位移机构安装在中部菱形位移放大机构短轴方向且结构相同，但第二角位移机构的安装方位为第一角位移机构的安装方位翻转180度后所成；本发明不但能够使得单压电堆的直线微位移转换为角位移输出，并且通过结构多次放大，输出可以利用的角位移，同时具有结构简单，体积小，重量轻的特点。
【专利说明】含二级位移放大结构的角位移型压电作动器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种压电作动器，具体涉及一种含二级位移放大结构的角位移型压电 作动器。
【背景技术】
[0002] 压电作动器因其小体积、大作动力、精密微位移特性，在很多领域都有着广泛的应 用，如汽车工程、航天航空等，其输出的位移具有很高的分辨率，在直线微位移控制方面具 有优异的特性，但无法直接输出角位移。由于单压电堆输出位移非常小，若通过简单的机械 结构将直线微位移转换为微角度，将因输出角位移太小而不能得到很好的应用。
【发明内容】
[0003] 为解决上述现有技术问题，本发明的目的在于提供一种含二级位移放大结构的角 位移型压电作动器，不但能够使得单压电堆的直线微位移转换为角位移输出，并且通过结 构多次放大，输出可W利用的角位移，同时具有结构简单，体积小，重量轻的特点。
[0004] 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0005] -种含二级位移放大结构的角位移型压电作动器，包括中部菱形位移放大机构1， 置于中部菱形位移放大机构1长轴方向内的压电堆4,固定在中部菱形位移放大机构1正面 的第一角位移机构2,固定在中部菱形位移放大机构1反面的第二角位移机构3,所述第一 角位移机构2和第二角位移机构3安装在中部菱形位移放大机构1短轴方向且结构相同， 但第二角位移机构3的安装方位为第一角位移机构2的安装方位翻转180度后所成。
[0006] 所述第一角位移机构2和第二角位移机构3的中间为圆环转盘，圆环转盘上下通 过柔性较链连接两个中也对称的连杆，连杆的两端安装在中部菱形位移放大机构1短轴方 向，连杆在横向直线位移的推动下能够使圆环转盘绕其中也转动，所述第一角位移机构2 和第二角位移机构3在两端相同方向的推动下，输出的角位移相反。
[0007] 所述角位移型压电作动器输出的旋转角度目的表达式为：
[0008]
【权利要求】
1. 一种含二级位移放大结构的角位移型压电作动器，其特征在于：包括中部菱形位移 放大机构（1)，置于中部菱形位移放大机构（1)长轴方向内的压电堆（4)，固定在中部菱形 位移放大机构（1)正面的第一角位移机构（2)，固定在中部菱形位移放大机构（1)反面的第 二角位移机构（3)，所述第一角位移机构（2)和第二角位移机构（3)安装在中部菱形位移 放大机构（1)短轴方向且结构相同，但第二角位移机构（3)的安装方位为第一角位移机构 (2) 的安装方位翻转180度后所成。
2. 根据权利要求1所述的一种含二级位移放大结构的角位移型压电作动器，其特征在 于：所述第一角位移机构（2)和第二角位移机构（3)的中间为圆环转盘，圆环转盘上下通过 柔性铰链连接两个中心对称的连杆，连杆的两端安装在中部菱形位移放大机构（1)短轴方 向，连杆在横向直线位移的推动下能够使圆环转盘绕其中心转动，所述第一角位移机构（2) 和第二角位移机构（3)在两端相同方向的推动下，输出的角位移相反。
3. 根据权利要求2所述的一种含二级位移放大结构的角位移型压电作动器，其特征在 于：所述角位移型压电作动器输出的旋转角度P的表达式为：
压电堆（4)在长轴Y方向上伸长大小为y的位移，由于中部菱形位移放大机构（1)的菱 形放大原理在短轴X方向上将产生n倍的位移，贝U第一角位移机构（2)和第二角位移机构 (3) 的上下两根连杆同时向内侧沿短轴平行的方向移动ny/2的位移，由于圆环转盘产生的 角位移为小角度，将连杆推动圆环转盘转动的弧度近似于连杆向内侧产生的位移ny/2,则 第一角位移机构（2)的圆环转盘产生的角位移
'固定第一角位移机构（2)后中部菱 形位移放大机构（1)将在反作用力下产生-0的角度，同时第二角位移机构（3)相对于中 部菱形位移放大机构（1)也产生了-9的角度，因此最终含二级位移放大结构的角位移型 压电作动器输出的角度为
；即通过调节中部菱形位移放大机构（1) 的放大倍数与第一角位移机构（2)和第二角位移机构（3)的半径来得到需要的最大角度。
4. 根据权利要求1所述的一种含二级位移放大结构的角位移型压电作动器，其特征在 于：所述中部菱形位移放大机构（1)为菱形框架结构，菱形框架结构的短轴方向向外伸出 两臂，分别与第一角位移机构（2)和第二角位移机构（3)的两端固定。
5. 根据权利要求1所述的一种含二级位移放大结构的角位移型压电作动器，其特征在 于：所述第一角位移机构（2)和第二角位移机构（3)均为一体成型。
【文档编号】H02N2/04GK104362893SQ201410543033
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】武彤晖, 徐明龙, 敬子建, 吴成松 申请人:西安交通大学