一种基于平行板簧横向运动的压电惯性式电机

本发明涉及压电电机，具体涉及一种基于平行板簧横向运动的压电惯性式电机。

背景技术：

1、压电电机是利用压电陶瓷逆压电效应将电能转化为机械能的机构装置，由于其具有结构简单、分辨率高、响应块以及低功耗等特点，被广泛应用于显微镜精密定位、光学、机器人等领域。

2、压电惯性式电机属于压电电机类中一种，惯性运功原理可分为摩擦惯性原理和冲击惯性原理两种，均具有简单的结构形式。惯性式原理由于其驱动特性，需要克服滑动摩擦力，因此其速度会受到一定程度影响。从现有国内外已有的商业型压电惯性式电机性能来看，电机最大速度均不超过10mm/s。究其原因，用于放大压电叠堆位移的柔性机构刚度差，且位移放大系数低。专利号cn 207039483 u、cn 112104257 b和cn 111969889 b中均提出柔性放大机构，用于放大压电叠堆位移，但以上专利所述柔性铰链机构位移放大倍数低，且大不部分放大的位移不利于驱动动子运动，限制了动子速度。

3、基于此，亟需一种压电惯性电机，以解决上述存在的问题。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术中的不足，本发明提供了一种基于平行板簧横向运动的压电惯性式电机，结构简单，工作稳定，本发明的电机具有较大的横向位移和极低的垂向位移。

2、为达到上述目的，本发明的具体技术方案如下：

3、一种基于平行板簧横向运动的压电惯性式电机，其特征在于：包括滑台、柔性铰链机构、压电叠堆、摩擦元件、底座、固定螺钉和预压力调节螺钉；所述滑台设置在所述底座的一侧；所述柔性铰链机构设置在所述底座上并与所述滑台垂直，所述柔性铰链机构在远离所述滑台的一端通过安装螺钉与底座固定连接；所述摩擦元件固定在柔性铰链机构顶端并与滑台接触；所述底座远离滑台的一侧设有通孔,所述预压力调节螺钉通过通孔与所述柔性铰链机构接触，所述预压力调节螺钉可改变摩擦元件和滑台间接触力大小；所述压电叠堆设置在柔性铰链机构内。

4、基于上述技术特征，进一步的，所述柔性铰链机构由一对平行的板簧和两个横梁组成整体结构，柔性铰链机构的中心线与所述压电叠堆的中心线呈θ角，该θ角范围为0～90°。

5、基于上述技术特征，进一步的，所述板簧由柔性铰链与侧板串联成一个整体结构。

6、基于上述技术特征，进一步优选的，所述柔性铰链外形为细长薄型。

7、基于上述技术特征，进一步优选的，侧板外形为梯形、矩形或扇形。

8、基于上述技术特征，进一步优选的，所述滑台与所述底座之间设有安装块所述安装块与所述底座固定连接，所述滑台与所述安装块滑槽连接。

9、优选的，所述底座远离滑台的一侧设有凸台，所述凸台设有凹槽，所述柔性铰链机构远离滑台的一端与所述凹槽配合。

10、优选的，所述凹槽设于底座的中心线上。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果至少包含以下一种：

12、1、本发明提供的一种基于平行板簧横向运动的压电惯性式电机中，通过带有平行板簧的柔性铰链机构具有较大的横向位移和极低的垂向位移，实现两个方向位移完全解耦，使得摩擦元件与滑台间接触力恒定，滑台获得最佳运行稳定效果；实现电机最大速度约为27mm/s，最低垂向位移为32.5nm；

13、2、本发明提供的一种基于平行板簧横向运动的压电惯性式电机中，带有平行板簧的柔性铰链机构将压电叠堆产生的位移放大至5-10倍，提高了压电惯性式电机输出效率；

14、3、本发明提供的一种基于平行板簧横向运动的压电惯性式电机中，柔性铰链机构为一体式结构，便于微型化，可集成于便携式消费级电子产品中。

技术特征：

1.一种基于平行板簧横向运动的压电惯性式电机，其特征在于：包括滑台(1)、柔性铰链机构(2)、压电叠堆(3)、摩擦元件(4)、底座(5)、固定螺钉(6)和预压力调节螺钉(7)；所述滑台(1)设置在所述底座(5)的一侧；所述柔性铰链机构(2)设置在所述底座(5)上并与所述滑台(1)垂直，所述柔性铰链机构(2)在远离所述滑台的一端通过固定螺钉(6)与底座(5)固定连接；所述摩擦元件(4)固定在柔性铰链机构(2)顶端并与滑台(1)接触；所述底座(5)远离滑台的一侧设有通孔(53),所述预压力调节螺钉(7)通过通孔(53)与所述柔性铰链机构(2)接触，所述预压力调节螺钉(7)可改变摩擦元件(4)和滑台(1)间接触力大小；所述压电叠堆(3)设置在柔性铰链机构(2)内。

2.根据权利要求1所述的一种基于平行板簧横向运动的压电惯性式电机，其特征在于：所述柔性铰链机构(2)由一对平行的板簧(21)和两个横梁(22)组成整体结构，柔性铰链机构(2)的中心线与所述压电叠堆(3)的中心线呈θ角，该θ角范围为0～90°。

3.根据权利要求2所述的一种基于平行板簧横向运动的压电惯性式电机，其特征在于：所述板簧(21)由柔性铰链(211)与侧板(212)串联成一个整体结构。

4.根据权利要求3所述的一种基于平行板簧横向运动的压电惯性式电机，其特征在于：所述柔性铰链(211)外形为细长薄型。

5.根据权利要求3所述的一种基于平行板簧横向运动的压电惯性式电机，其特征在于：侧板(212)外形为梯形、矩形或扇形。

6.根据权利要求1所述的一种基于平行板簧横向运动的压电惯性式电机，其特征在于：所述滑台(1)与所述底座(5)之间设有安装块(11)，所述安装块(11)与所述底座(5)固定连接，所述滑台(1)与所述安装块(11)滑槽连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于平行板簧横向运动的压电惯性式电机，其特征在于：所述底座(5)远离滑台(1)的一侧设有凸台(51)，所述凸台(51)设有凹槽(52)，所述柔性铰链机构(2)远离滑台(5)的一端与所述凹槽(52)配合。

8.根据权利要求7所述的一种基于平行板簧横向运动的压电惯性式电机，其特征在于：所述凹槽(52)设于底座(5)的中心线上。

技术总结
本发明公开一种基于平行板簧横向运动的压电惯性式电机，该压电惯性式电机主要包括滑台、柔性铰链机构、压电叠堆、摩擦元件、底座、固定螺钉和预压力调节螺钉；柔性铰链机构由一对平行的板簧和两个横梁组成为一个整体结构；压电叠堆嵌入在柔性铰链机构中。本发明的基于平行板簧横向运动的压电惯性式电机具有相对较高的运行速度和极低的步进位移，实现两个方向位移完全解耦，提高工作稳定性。

技术研发人员：孙萍萍
受保护的技术使用者：江苏第二师范学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13