电机线性促动装置和电机线性促动装置的控制方法与流程

本发明涉及压电驱动器，特别涉及一种电机线性促动装置和电机线性促动装置的控制方法。

背景技术：

1、音圈电机是一种利用通电线圈在固定磁场受安培力来驱动的动力输出装置。其特点为响应快，速度高，运动精度高，常被用于精密运动平台、主动隔振台、半导体制造等方面。而音圈电机在很多精密设备的定位应用中，如光纤耦合、微装配、光学薄膜拼接等，需要稳定且长时间的精度保持。因此断电自锁功能尤为重要。

2、中国发明专利“202211701822.3”公开了一种“大推力低功耗双线圈并联音圈电机结构”，该结构通过径向设置两组磁钢和两组线圈，提高驱动输出力。中国发明专利“202310370672.0”公开了一种平板音圈电机，通过改变平板音圈电机中电磁力的驱动磁路，在通电电流不变的情况下，增大了电机沿其运动方向的推力，整个过程中温升较低，且推力波动小，电机输出平稳。中国发明专利“202111230072.1”公开了“一种新型结构的高效率音圈驱动器及变形镜”，通过将线圈内嵌入软磁材料中作定子，软磁材料将线圈所产生的磁场全部收集起来，从而获得更高的效率以及更大的输出力，进而通过有限元方法优化定子结构中软磁材料的内壁厚度，底部厚度，外壁厚度以及动子的高度等参数，使得驱动器可达到最大输出力。

3、上述专利通过对音圈电机内部结构改造实现了电机驱动性能的提升，但内部结构改进后的音圈电机的动子和定子仍然是通过非接触的安培力驱动的，因此音圈电机本身无法实现机械自锁。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种电机线性促动装置和电机线性促动装置的控制方法，旨在实现机械自锁，进而让音圈电机长时间保持稳定的定位精度。

2、为实现上述目的，本发明提出的一种电机线性促动装置，所述电机线性促动装置包括：

3、机架；

4、音圈电机，所述音圈电机固定于所述机架上；

5、滑块，所述滑块滑动连接于所述机架上，并与所述音圈电机的电磁线圈传动连接；

6、弹性夹持装置，所述弹性夹持装置包括本体和活动连接于所述本体的弹性结构，所述本体固定于所述机架上；

7、伸缩压电陶瓷，所述伸缩压电陶瓷设于所述机架上，并位于所述滑块的下方；所述伸缩压电陶瓷可伸缩地接触所述弹性结构，以推动所述弹性结构靠近或远离所述滑块；

8、所述音圈电机具有锁定状态和解锁状态；

9、处于所述锁定状态时，所述伸缩压电陶瓷断电远离所述弹性结构，以使所述弹性结构夹持所述滑块，并锁定所述音圈电机停止运动；

10、处于所述解锁状态时，所述伸缩压电陶瓷上电接触所述弹性结构，以使所述弹性结构远离所述滑块，使得所述音圈电机重新运动。

11、在一实施例中，所述弹性结构与所述滑块的外壁接触的位置设有剪切压电陶瓷，所述剪切压电陶瓷用于对所述滑块的位移进行补偿。

12、在一实施例中，所述机架设有光栅位移传感器，所述光栅位移传感器与所述滑块间隔设置，所述光栅位移传感器用于对所述滑块位移进行实时监测。

13、在一实施例中，所述电机线性促动装置还包括机械转接件，所述机械转接件的一端与所述音圈电机的电磁线圈连接，所述机械转接件的另一端与所述滑块传动连接。

14、在一实施例中，所述电机线性促动装置还包括导轨，所述导轨设于所述机架，所述滑块滑动连接于所述导轨上；所述伸缩压电陶瓷的延伸方向与所述导轨的延伸方向呈夹角设置。

15、本发明还提出一种电机线性促动装置的控制方法，所述电机线性促动装置的控制方法步骤包括：

16、控制伸缩压电陶瓷上电，以使所述伸缩压电陶瓷推动弹性结构远离滑块；

17、控制音圈电机上电，并控制所述音圈电机移动到目标点位置；

18、当所述音圈电机移动至所述目标点位置后，控制所述伸缩压电陶瓷断电，以使所述伸缩压电陶瓷远离所述弹性结构，使得所述弹性结构夹持所述滑块。

19、在一实施例中，当所述音圈电机移动至所述目标点位置后，控制所述伸缩压电陶瓷断电，以使所述伸缩压电陶瓷远离所述弹性结构，使得所述弹性结构夹持所述滑块的步骤之后还包括：

20、控制剪切压电陶瓷上电，以使所述剪切压电陶瓷控制所述滑块的位移进行补偿。

21、在一实施例中，控制所述音圈电机上电，并控制所述音圈电机移动到目标点位置的步骤包括：

22、对所述音圈电机的控制器输入第一距离参数，所述第一距离参数为所述滑块的初始位置；

23、将所述第一距离参数与目标点位置比对，以计算得出所述滑块的待移动位移量参数；

24、根据所述待移动位移量参数，以使所述音圈电机控制所述滑块按照所述待移动位移量参数移动；

25、待所述滑块按照所述待移动位移量参数移动后，并判断所述滑块是否移动至目标点位置。

26、在一实施例中，待所述滑块按照所述待移动位移量参数移动后，并判断所述滑块是否移动至目标点位置的步骤包括：

27、待所述滑块按照所述待移动位移量参数移动后，控制光栅位移传感器检测所述滑块的当前位置；

28、将所述滑块的当前位置与所述目标点位置比对，以得出第二距离参数，所述第二距离参数为所述滑块的当前位置与所述目标点位置之间的距离；

29、将所述第二距离参数与第一预设距离参数比对，以判断所述滑块是否移动至目标点位置；若所述第二距离参数小于所述第一预设距离参数，则确定所述滑块移动至目标点位置；若所述第二距离参数大于所述第一预设距离参数，则确定所述滑块没有移动至目标点位置，并返回至“待所述滑块按照所述待移动位移量参数移动后，控制所述光栅位移传感器检测所述滑块的当前位置”的步骤继续执行。

30、在一实施例中，控制剪切压电陶瓷上电，以使所述剪切压电陶瓷控制所述滑块的位移进行补偿的步骤包括：

31、获取所述滑块的第三距离参数，所述第三距离参数为所述滑块被所述弹性结构压紧后的位置与目标点位置之间的距离；

32、将所述第三距离参数与第二预设距离参数比对，以判断所述滑块是否移动至目标点位置；若所述第三距离参数小于所述第二预设距离参数，则确定所述滑块移动至目标点位置；若所述第三距离参数大于所述第二预设距离参数，则确定所述滑块没有移动至目标点位置。

33、本发明技术方案的电机线性促动装置包括机架、音圈电机、滑块、弹性夹持装置及伸缩压电陶瓷；音圈电机固定于机架上；滑块滑动连接于机架上，并与音圈电机的电磁线圈传动连接；弹性夹持装置包括本体和活动连接于本体的弹性结构，本体固定于机架上；伸缩压电陶瓷设于机架上，并位于滑块的下方；伸缩压电陶瓷可伸缩地接触弹性结构，以推动弹性结构靠近或远离滑块；音圈电机具有锁定状态和解锁状态；处于所述锁定状态时，伸缩压电陶瓷断电远离弹性结构，以使弹性结构夹持滑块，并锁定音圈电机停止运动；处于所述解锁状态时，伸缩压电陶瓷上电接触弹性结构，以使弹性结构远离滑块，使得音圈电机重新运动；如此，通过伸缩压电陶瓷的通电情况而伸缩形变，进而可让伸缩压电陶瓷伸缩动作而推动弹性结构靠近或远离音圈电机的滑块，实现音圈电机的机械自锁，进而让音圈电机长时间保持稳定的定位精度。