一种利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达及控制方法
【专利摘要】本发明为一种利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达及控制方法，包括两个压电体、基座、滑杆，两压电体按伸缩方向平行设置并排地固定站立于基座上，设置与两压电体在其伸缩方向上为滑动配合的滑杆，在垂直于两压电体伸缩方向上设置将滑杆与两压电体自由端相压的正压力以及将滑杆与基座相压的正压力，三个正压力对滑杆产生的摩擦力满足：两压电体自由端与滑杆间的最大静摩擦力之和大于基座与滑杆间的最大静摩擦力，且当两压电体自由端在滑杆上相向搓动时对滑杆产生的动态总摩擦力小于基座与滑杆间的最大静摩擦力。本发明尺寸小、推力大、刚性强、摩擦力条件容易得到满足，适于作为极端条件和高灵敏原子分辨率扫描探针显微镜的粗逼近马达应用。
【专利说明】—种利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达及控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种压电步进器，特别涉及一种利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达及控制方法，属于压电马达【技术领域】。
【背景技术】
[0002]压电马达是一种能够把每一步产生的微观小压电位移累加成一个宏观大位移的压电定位器，可同时拥有微观纳米级超高定位精度和宏观厘米级大行程，是现今精密测量、纳米器件加工、生物DNA分子或基因操纵、原子/分子操纵、乃至亚原子结构成像领域必不可少的定位工具，可把初始随意放置的被控物体(如:探针)以原子精度送到宏观远处与之纳米级近距离作用的待测物体(如DNA分子、各种样品)。其现今的发展趋势是高刚性、大推力、集成化、结构简单可靠、适用于极端物理条件(极低温、强磁场、超高真空)等。
[0003]我们2009年提出的一种“双压电体并排推动的三摩擦力步进器”(发明专利授权号:ZL200910116492.X)是朝着这方面推进的一个典型代表。其技术特征为:包括两个压电体、基座、滑杆，其特征是所述两压电体按伸缩方向平行设置并排地固定站立于基座上，设置与两压电体在其伸缩方向上为滑动配合的滑杆，在垂直于两压电体伸缩方向上设置将滑杆与两压电体自由端相压的正压力以及将滑杆与基座相压的正压力，在这三个正压力对滑杆产生的最大静摩擦力中，任一个最大静摩擦力小于其它两个最大静摩擦力之和。此即为双压电体并排推动的三摩擦力步进器工作的“摩擦力关系”。该步进器在所述三个正压力对滑杆产生的最大静摩擦力都相等时(称为“最佳摩擦力关系”)，能给出最大推力。
[0004]该步进器也具有一些重要的缺点，包括:(1)推力小:步进时，总有一个摩擦力是阻力，且该阻力是很大的，在最佳摩擦力条件下等于另两个摩擦力，从而只剩下一个摩擦力产生外推力了，所以，该马达能产生的推力较小；(2) —体性差:若两压电体为一体设置，则一方会阻止另一方的独立形变，相互间伸缩的独立性差，推力与步长都会降低；(3)最佳摩擦力关系难以精确满足:由于滑杆两头的总正压力不等(最佳摩擦力条件下一头的总正压力是另一头的两倍)，最佳摩擦力关系难以精确满足，这会进一步损失推力和步长等关键性倉泛。
[0005]本发明提出一种全新的工作原理:利用夹持住滑杆的两压电体在滑杆上相向搓动时的总动态摩擦力远远低于它们不搓动时的总最大静摩擦力，通过交替改变“搓动”与“不搓动”的状态获得很大的净推力。不仅如此，由于“搓动”不需要很大的相对位移，所以，所用的压电体可以采用一体设置而不会形成显著的一方阻止另一方独立形变的问题。此外，对于两头均可“搓动”的设计(本发明的第二独立权利要求)，最佳摩擦力条件来自两头正压力相等时，这样的正压力条件是很容易满足的。
【发明内容】
[0006]为了解决现有双压电体并排推动的三摩擦力步进器推力小的问题，提供一种大推力的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达及其控制方法。
[0007]本发明实现上述目的的技术方案是:
[0008]一种利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达，包括两个压电体、基座、滑杆，其特征是所述两压电体按伸缩方向平行设置并排地固定站立于基座上，设置与两压电体在其伸缩方向上为滑动配合的滑杆，在垂直于两压电体伸缩方向上设置将滑杆与两压电体自由端相压的正压力以及将滑杆与基座相压的正压力，这三个正压力对滑杆产生的摩擦力满足:两压电体自由端与滑杆间的最大静摩擦力之和大于基座与滑杆间的最大静摩擦力，且当两压电体自由端在滑杆上相向搓动时对滑杆产生的动态总摩擦力小于基座与滑杆间的最大静摩擦力。
[0009]本发明的结构特点也在于:
[0010]所述滑杆通过滑杆弹性和/或基座弹性和/或增设弹性体与基座弹性相压，所述滑杆通过滑杆弹性和/或两压电体弹性和/或增设弹性体与两压电体的自由端弹性相压。
[0011]所述两压电体为整体设置，或者所述两压电体与基座三者为整体设置。
[0012]所述两压电体为管形体轴截面分出的两个半管状压电体，它们围合起来固定站立于环形基座上，构成管形双压电体结构，该管形双压电体结构中的所述两半管状压电体或为分体设置或为一体设置，所述滑杆或者共轴地置于所述管形双压电体结构之内，或者共轴地套于所述管形双压电体结构之外。
[0013]所述利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达，其特征是在每个压电体自由端与滑杆间增设固定于该压电体自由端的传力块并以传力块对滑杆产生所述正压力。
[0014]本发明利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达控制方法的特点是以如下时序分别控制所述的两压电体，完成一步的步进:
[0015]a、两压电体的控制信号由搓动信号和伸长信号叠加而成,其中搓动信号为一对极性相反的周期信号驱动两压电体相向周期性形变，形成两压电体自由端在所述滑杆上的相向搓动，伸长信号为一对极性相同的、驱动两压电体同向伸长形变的单调变化信号；
[0016]b、两压电体的控制信号为收缩信号，由一对极性相同的、驱动两压电体同向收缩形变的单调变化信号。
[0017]本发明实现上述目的的另一技术方案是:
[0018]一种利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达，其特征是:包括四片四分之一管形的压电体，两个环形座，滑杆，所述四片四分之一管形的压电体围成一个管形，其两端分别与所述的两个环形座共轴地固定，构成管形四压电体结构，设置与管形四压电体结构在其伸缩方向上为滑动配合的滑杆，所述滑杆或共轴地置于管形四压电体结构之内或共轴地套于管形四压电体结构之外，在垂直于管形四压电体结构伸缩方向上设置将滑杆与管形四压电体结构一端的两片相面对的四分之一管形压电体相压的一对正压力以及将滑杆与管形四压电体结构另一端的另两片相面对的四分之一管形压电体相压的一对正压力，这两对正压力对滑杆产生的摩擦力满足:管形四压电体结构任一端与滑杆相压的两压电体在滑杆上相向搓动时对滑杆产生的动态总摩擦力小于管形四压电体结构另一端与滑杆相压的两压电体在滑杆上不搓动时的总最大静摩擦力。
[0019]本发明的结构特点也在于:
[0020]所述管形四压电体结构中的四片四分之一管形的压电体为一体设置。[0021]所述滑杆通过滑杆弹性和/或环形座弹性和/或增设弹性体与环形座弹性相压。
[0022]本发明利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达控制方法的特点是以如下时序分别控制所述的四压电体，完成一步的步进:
[0023]a、在所述管形四压电体结构一端与滑杆相压的一对压电体的控制信号由搓动信号和伸长信号叠加而成，其中搓动信号为一对极性相反的周期信号驱动该对压电体相向周期性形变，形成该对压电体在所述滑杆上的相向搓动，伸长信号为一对极性相同的、驱动两压电体同向伸长形变的单调变化信号；上述伸长信号也同时加在了剩余的一对压电体上；
[0024]b、在所述管形四压电体结构另一端与滑杆相压的一对压电体的控制信号由搓动信号和收缩信号叠加而成，其中搓动信号为一对极性相反的周期信号驱动该对压电体相向周期性形变，形成该对压电体在所述滑杆上的相向搓动，收缩信号为一对极性相同的、驱动两压电体同向收缩形变的单调变化信号；上述收缩信号也同时加在了剩余的一对压电体上。
[0025]本发明利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达的工作原理为:
[0026]所述两压电体按伸缩方向平行设置并排地固定站立于基座上，在垂直于两压电体伸缩方向上设置将滑杆与两压电体自由端相压的正压力以及将滑杆与基座相压的正压力，由于这三个正压力对滑杆产生的摩擦力满足:两压电体自由端与滑杆间的最大静摩擦力之和大于基座与滑杆间的最大静摩擦力，且当两压电体自由端在滑杆上相向搓动时对滑杆产生的动态总摩擦力小于基座与滑杆间的最大静摩擦力，所以可以通过如下时序分别控制所述的两压电体，完成一步的步进:
[0027]a、两压电体的控制信号由搓动信号和伸长信号叠加而成,其中搓动信号为一对极性相反的周期信号驱动两压电体相向周期性形变，形成两压电体自由端在所述滑杆上的相向搓动，搓动时两相向的摩擦力相互抵消，总的动态摩擦力很低，接近0，而叠加的伸长信号为一对极性相同的、驱动两压电体同向伸长形变的单调变化信号，这样，搓动点就会在滑杆上朝远离基座的方向移动，定义为“向前方移动”；
[0028]b、接着，两压电体的控制信号为收缩信号，由一对极性相同的、驱动两压电体同向收缩形变的单调变化信号，由于此时没有相向搓动的动作，且两压电体自由端与滑杆间的最大静摩擦力之和大于基座与滑杆间的最大静摩擦力，所以基座会沿滑杆向着两压电体自由端的方向移动，即也向前方移动了。
[0029]如此重复可向前方一步步地步进。由于上述搓动时的总动态摩擦力很低,接近0，就不存在很大的阻力，所以推力就很大，实现了本发明的目的。
[0030]本发明的另一技术方案的工作原理为:
[0031]所述四片四分之一管形的压电体围成一个管形，其两端分别与所述的两个环形座共轴地固定，构成管形四压电体结构，所述滑杆或共轴地置于管形四压电体结构之内或共轴地套于管形四压电体结构之外，在垂直于管形四压电体结构伸缩方向上设置将滑杆与管形四压电体结构一端的两片相面对的四分之一管形压电体相压的一对正压力以及将滑杆与管形四压电体结构另一端的另两片相面对的四分之一管形压电体相压的一对正压力，由于这两对正压力对滑杆产生的摩擦力满足:管形四压电体结构任一端与滑杆相压的两压电体在滑杆上相向搓动时对滑杆产生的动态总摩擦力小于管形四压电体结构另一端与滑杆相压的两压电体在滑杆上不搓动时的总最大静摩擦力，所以可以通过如下时序分别控制所述的四压电体，完成一步的步进:
[0032]a、在所述管形四压电体结构一端与滑杆相压的一对压电体的控制信号由搓动信号和伸长信号叠加而成，其中搓动信号为一对极性相反的周期信号驱动该对压电体相向周期性形变，形成该对压电体在所述滑杆上的相向搓动，搓动时两相向的摩擦力相互抵消，总的动态摩擦力很低，接近0，而叠加的伸长信号为一对极性相同的、驱动两压电体同向伸长形变的单调变化信号，上述伸长信号也同时加在了剩余的一对压电体上，这样，搓动点就会在滑杆上朝远离另一端的方向(即朝远离非搓动端的方向)移动，即:向前方移动；
[0033]b、在所述管形四压电体结构另一端与滑杆相压的一对压电体的控制信号由搓动信号和收缩信号叠加而成，其中搓动信号为一对极性相反的周期信号驱动该对压电体相向周期性形变，形成该对压电体在所述滑杆上的相向搓动，收缩信号为一对极性相同的、驱动两压电体同向收缩形变的单调变化信号；上述收缩信号也同时加在了剩余的一对压电体上，这样，搓动点就会在滑杆上也向前方移动。
[0034]如此重复可向前方一步步地步进。由于上述搓动时的总动态摩擦力很低,接近0，且搓动可以交替地发生在管形四压电体结构的两端，所以无论是上述的伸长过程还是收缩过程，都不存在很大的阻力，所以推力就大，实现了本发明的目的。
[0035]上述工作原理是利用摩擦力相向搓动时总动态摩擦力变低的原理来工作的，这是一个全新的原理和运动模式。它具有如下的重大有益效果:
[0036](I)、推力大:因为搓动时的总动态摩擦力很低，故阻力很小，所以推力大。仅用一个10毫米外径、0.5毫米壁厚、27毫米长的薄壁压电扫描管，我们就实测到高达35克的净推力；
[0037](2)、不卡壳:因为搓动的相向动态运动很容易让搓动点在滑杆上越过滑杆表面的坑、槽缺陷，不被卡住，这是其它类型的压电马达所不具备的；
[0038](3)、一体性高:由于“搓动”不需要很大的相对位移，所以，所用的压电体可以采用一体设置而不会形成显著的一方阻止另一方独立形变的问题。
[0039](4)、最佳工作条件很容易满足:对于两头均可“搓动”的设计(本发明的第二独立权利要求)，最佳摩擦力条件来自两头正压力相等时，这样的正压力条件是很容易满足的。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1是本发明基本型的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达的结构示意图。
[0041]图2是本发明弹力型的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达的结构示意图。
[0042]图3是本发明一体管型的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达的结构示意图。
[0043]图4是本发明传力块型的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达的结构示意图。
[0044]图5是本发明两头搓动型的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达的结构示意图。
[0045]图6是本发明一体管型的两头搓动型的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达的结构示意图。
[0046]图中标号:I基座、2a两压电体之一、2b两压电体之二、2c两压电体之间的缝隙、2d两压电体之间的电极绝缘缝、3滑杆、4传力块、5弹性体、6a四分之一管形压电体之一、6b四分之一管形压电体之二、6c四分之一管形压电体之三、6d四分之一管形压电体之四、6e四分之一管形压电体之间的缝隙、6f四分之一管形压电体之间的电极绝缘缝、7a环形座之一、7b环形座之二。
【具体实施方式】
[0047]以下通过【具体实施方式】、结构附图和控制方法附图对本发明作进一步的描述。
[0048]实施例1:基本型的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达及其控制方法
[0049]参见附图1，基本型的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达，包括两个压电体2a，2b、基座1、滑杆3，其特征是所述两压电体2a，2b按伸缩方向平行设置并排地固定站立于基座I上，设置与两压电体2a，2b在其伸缩方向上为滑动配合的滑杆3，在垂直于两压电体2a，2b伸缩方向上设置将滑杆3与两压电体2a，2b自由端相压的正压力以及将滑杆3与基座I相压的正压力，这三个正压力对滑杆3产生的摩擦力满足:两压电体2a，2b自由端与滑杆3间的最大静摩擦力之和大于基座I与滑杆3间的最大静摩擦力，且当两压电体2a, 2b自由端在滑杆3上相向搓动时对滑杆3产生的动态总摩擦力小于基座I与滑杆3间的最大静摩擦力。
[0050]其工作原理为:由于上述三个正压力对滑杆3产生的摩擦力满足:两压电体2a，2b自由端与滑杆3间的最大静摩擦力之和大于基座I与滑杆3间的最大静摩擦力，且当两压电体2a，2b自由端在滑杆3上相向搓动时对滑杆3产生的动态总摩擦力小于基座I与滑杆3间的最大静摩擦力，所以可以通过如下时序分别控制所述的两压电体2a，2b，完成一步的步进:
[0051]a、两压电体2a, 2b的控制信号由搓动信号和伸长信号叠加而成,其中搓动信号为一对极性相反的周期信号驱动两压电体2a，2b相向周期性形变，形成两压电体2a，2b自由端在所述滑杆3上的相向搓动，搓动时两相向的摩擦力相互抵消，总的动态摩擦力很低，接近0，而叠加的伸长信号为一对极性相同的、驱动两压电体2a，2b同向伸长形变的单调变化信号，这样，搓动点就会在滑杆3上朝远离基座I的方向移动，定义为“向前方移动”；
[0052]b、接着,两压电体2a,2b的控制信号为收缩信号，由一对极性相同的、驱动两压电体2a，2b同向收缩形变的单调变化信号，由于此时没有相向搓动的动作，且两压电体2a，2b自由端与滑杆3间的最大静摩擦力之和大于基座I与滑杆3间的最大静摩擦力，所以基座I会沿滑杆3向着两压电体2a，2b自由端的方向移动，即也向前方移动了。
[0053]如此重复可向前方一步步地步进。由于上述搓动时的总动态摩擦力很低,接近0，就不存在很大的阻力，所以推力就大，实现了本发明的目的。
[0054]上述正压力可以来自电磁力、重力、弹力等。图1所画的例子中的三个正压力分别来自两压电体2a，2b自身的弹力和基座I的弹力。
[0055]实施例2:弹力型的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达
[0056]在上述实施例中，所述滑杆3通过滑杆3弹性和/或基座I弹性和/或增设弹性体5与基座I弹性相压，所述滑杆3通过滑杆3弹性和/或两压电体2a，2b弹性和/或增设弹性体5与两压电体2a，2b的自由端弹性相压。附图2中给出了增设弹性体5 (如弹簧片)来产生所需正压力的例子。增设的弹性体5也可置于滑杆3与两压电体2a，2b或两压电体之一 2a或2b之间。
[0057]实施例3:—体设置的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达
[0058]在上述实施例中，所述两压电体2a，2b为整体设置，或者所述两压电体2a，2b与基座I三者为整体设置。
[0059]实施例4:管形的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达
[0060]在上述实施例中，所述两压电体2a，2b为管形体轴截面分出的两个半管状压电体，它们围合起来固定站立于环形基座I上，构成管形双压电体结构，该管形双压电体结构中的所述两半管状压电体2a，2b或为分体设置或为一体设置，所述滑杆3或者共轴地置于所述管形双压电体结构之内，或者共轴地套于所述管形双压电体结构之外。见附图3。
[0061]实施例5:带传力块的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达
[0062]在上述实施例中，在每个压电体自由端与滑杆3间增设固定于该压电体自由端的传力块4并以传力块4对滑杆3产生所述正压力。参见附图4。
[0063]实施例6:两头搓动型的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达及其控制方法
[0064]参见附图5，两头搓动型的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达，其特征是:包括四片四分之一管形的压电体6a，6b，6c，6d，两个环形座7a，7b，滑杆3，所述四片四分之一管形的压电体6a，6b，6c，6d围成一个管形，其两端分别与所述的两个环形座7a，7b共轴地固定，构成管形四压电体结构，设置与管形四压电体结构在其伸缩方向上为滑动配合的滑杆3，所述滑杆3或共轴地置于管形四压电体结构之内或共轴地套于管形四压电体结构之外，在垂直于管形四压电体结构伸缩方向上设置将滑杆3与管形四压电体结构一端的两片相面对的四分之一管形压电体6a，6c相压的一对正压力以及将滑杆3与管形四压电体结构另一端的另两片相面对的四分之一管形压电体6b，6d相压的一对正压力，这两对正压力对滑杆3产生的摩擦力满足:管形四压电体结构任一端与滑杆3相压的两压电体在滑杆3上相向搓动时对滑杆3产生的动态总摩擦力小于管形四压电体结构另一端与滑杆3相压的两压电体在滑杆3上不搓动时的总最大静摩擦力。
[0065]在附图5中，所需正压力均来自滑杆3的弹性，但所需正压力也可来自滑杆3与两个环形座7a，7b之间增设的弹性体，和/或来自滑杆3与管形四压电体结构之间增设的弹性体。
[0066]本实施例的工作原理为:可以通过如下时序分别控制所述的四压电体6a, 6b, 6c,6d,完成一步的步进:
[0067]a、在所述管形四压电体结构一端与滑杆3相压的一对压电体6a，6c的控制信号由搓动信号和伸长信号叠加而成，其中搓动信号为一对极性相反的周期信号驱动该对压电体相向周期性形变，形成该对压电体在所述滑杆3上的相向搓动，搓动时两相向的摩擦力相互抵消，总的动态摩擦力很低，接近0，而叠加的伸长信号为一对极性相同的、驱动两压电体6a,6c同向伸长形变的单调变化信号,上述伸长信号也同时加在了剩余的一对压电体6b,6d上，这样，搓动点就会在滑杆上朝远离另一端的方向(即朝远离非搓动端的方向)移动，即:向前方移动；[0068]b、在所述管形四压电体结构另一端与滑杆3相压的一对压电体6b，6d的控制信号由搓动信号和收缩信号叠加而成，其中搓动信号为一对极性相反的周期信号驱动该对压电体相向周期性形变，形成该对压电体在所述滑杆3上的相向搓动，收缩信号为一对极性相同的、驱动两压电体6b，6d同向收缩形变的单调变化信号；上述收缩信号也同时加在了剩余的一对压电体6a, 6c上,这样,搓动点就会在滑杆3上也向前方移动。
[0069]如此重复可向前方一步步地步进。由于上述搓动时的总动态摩擦力很低,接近0，且搓动可以交替地发生在管形四压电体结构的两端，所以无论是上述的伸长过程还是收缩过程，都不存在很大的阻力，所以推力就大，实现了本发明的目的。
[0070]实施例8:一体管形两头搓动型的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达
[0071]在上述实施例7中，所述所述管形四压电体结构中的四片四分之一管形的压电体6a,6b,6c,6d为一体设置。参见附图6。
[0072]实施例9:弹力和传力块型两头搓动型的利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达
[0073]在上述实施例7与8中，所述滑杆3通过滑杆3弹性和/或环形座7a，7b弹性和/或增设弹性体5与环形座7a，7b弹性相压。
[0074]以上所述，仅为本发明中的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内的局部修改或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。
【权利要求】
1.一种利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达，包括两个压电体、基座、滑杆，其特征是:所述两个压电体按伸缩方向平行设置并排地固定站立于基座上，设置与两个压电体在其伸缩方向上为滑动配合的滑杆，在垂直于两压电体伸缩方向上设置将滑杆与两个压电体自由端相压的正压力以及将滑杆与基座相压的正压力，这三个正压力对滑杆产生的摩擦力满足:两压电体自由端与滑杆间的最大静摩擦力之和大于基座与滑杆间的最大静摩擦力，且当两压电体自由端在滑杆上相向搓动时对滑杆产生的动态总摩擦力小于基座与滑杆间的最大静摩擦力。
2.根据权利要求1所述利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达，其特征是:所述滑杆通过滑杆弹性和/或基座弹性和/或增设弹性体与基座弹性相压，所述滑杆通过滑杆弹性和/或两压电体弹性和/或增设弹性体与两压电体的自由端弹性相压。
3.根据权利要求2所述利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达，其特征是:所述两压电体为整体设置，或者所述两压电体与基座三者为整体设置。
4.根据权利要求2所述利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达，其特征是:所述两压电体为管形体轴截面分出的两个半管状压电体，它们围合起来固定站立于环形基座上，构成管形双压电体结构，该管形双压电体结构中的所述两半管状压电体或为分体设置或为一体设置，所述滑杆或者共轴地置于所述管形双压电体结构之内，或者共轴地套于所述管形双压电体结构之外。
5.根据权利要求1或2或3或4所述利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达，其特征是:在每个压电体自由端与滑杆间增设固定于该压电体自由端的传力块并以传力块对滑杆产生所述正压力。
6.一种权利要求1或2或3或4所述利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达的控制方法，其特征是:以如下时序分别控制所述的两压电体，完成一步的步进: a、两压电体的控制信号由搓动信号和伸长信号叠加而成,其中搓动信号为一对极性相反的周期信号驱动两压电体相向周期性形变，形成两压电体自由端在所述滑杆上的相向搓动，伸长信号为一对极性相同的、驱动两压电体同向伸长形变的单调变化信号； b、两压电体的控制信号为收缩信号，由一对极性相同的、驱动两压电体同向收缩形变的单调变化信号。
7.一种利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达，其特征是:包括四片四分之一管形的压电体，两个环形座，滑杆，所述四片四分之一管形的压电体围成一个管形，其两端分别与所述的两个环形座共轴地固定，构成管形四压电体结构，设置与管形四压电体结构在其伸缩方向上为滑动配合的滑杆，所述滑杆或共轴地置于管形四压电体结构之内或共轴地套于管形四压电体结构之外，在垂直于管形四压电体结构伸缩方向上设置将滑杆与管形四压电体结构一端的两片相面对的四分之一管形压电体相压的一对正压力以及滑杆与管形四压电体结构另一端的另两片相面对的四分之一管形压电体相压的一对正压力，这两对正压力对滑杆产生的摩擦力满足:管形四压电体结构任一端与滑杆相压的两压电体在滑杆上相向搓动时对滑杆产生的动态总摩擦力小于管形四压电体结构另一端与滑杆相压的两压电体在滑杆上不搓动时的总最大静摩擦力。
8.根据权利要求7所述利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达，其特征是:所述管形四压电体结构中的四片四分之一管形的压电体为一体设置。
9.根据权利要求7或8所述利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达，其特征是:所述滑杆通过滑杆弹性和/或环形座弹性和/或增设弹性体与环形座弹性相压。
10.一种权利要求7或8所述利用相向搓动降低摩擦力的双端夹持压电马达的控制方法，其特征是:以如下时序分别控制所述的四压电体，完成一步的步进: a、在所述管形四压电体结构一端与滑杆相压的一对压电体的控制信号由搓动信号和伸长信号叠加而成，其中搓动信号为一对极性相反的周期信号驱动该对压电体相向周期性形变，形成该对压电体在所述滑杆上的相向搓动，伸长信号为一对极性相同的、驱动两压电体同向伸长形变的单调变化信号；上述伸长信号也同时加在了剩余的一对压电体上； b、在所述管形四压电体结构另一端与滑杆相压的一对压电体的控制信号由搓动信号和收缩信号叠加而成，其中搓动信号为一对极性相反的周期信号驱动该对压电体相向周期性形变，形成该对压电体在所述滑杆上的相向搓动，收缩信号为一对极性相同的、驱动两压电体同向收缩形变的单 调变化信号；上述收缩信号也同时加在了剩余的一对压电体上。
【文档编号】H02N2/02GK103684037SQ201210338648
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月13日 优先权日:2012年9月13日
【发明者】陆轻铀, 刘晓龙 申请人:中国科学技术大学