与预紧基座3-3中位于同一层上的两个第一柔性铰链3-8相连接。预紧螺钉12通过弹性梁3-2上的孔，将螺纹旋进驱动足6的螺纹孔中，将驱动足6通过两个叠层压电陶瓷7压紧在基座本体3-4上，预紧螺钉11位于驱动足6位于两个叠层压电陶瓷7之间。
[0037]预压楔块8的斜面压在固定块3的基座本体3-4中斜槽中，另一面压在固定块3的长方体3-4上开的矩形槽中，随着楔块8的楔入，预紧基座整体绕第二柔性铰链3-1转动，将驱动足6整体压紧在陶瓷环11的内壁上。驱动足6、预紧基座3-3、预紧螺钉10以及叠层压电陶瓷7组成四组驱动单元，分别为A组驱动单元、B组驱动单元、C组驱动单元和D组驱动单元，其中A组驱动单元、B组驱动单元位于固定块3—侧，C组驱动单元和D组驱动单元位于固定块3的另一侧;A组驱动单元和C组驱动单元相对称位于上层，B组驱动单元和D组驱动单元相对称位于下层。
[0038]如图1和5所示，两个端盖2的凸台2-2卡入陶瓷环11内环中，将陶瓷环11轴向和周向固定，两个端盖2通过耳片2-3上的孔，由两根螺栓9和两个螺母10压紧，使得陶瓷环11与两个端盖2固定为旋转整体;端盖2中孔2-1与阶梯轴I通过两个轴承4相连接。基体、旋转整体、四组驱动单元组成了四足非共振式压电旋转电机。
[0039]如图8、图9所示，上、下层驱动单元，四个叠层压电陶瓷分别沿其自身轴向安装于驱动足6和预紧基座3-3之间。
[0040]如图10所示，本实用新型的四足非共振式压电旋转电机的通过控制输入电压的频率和幅值达到控制旋转速度和精度，四组驱动单元的激励方式(由于叠层压电陶瓷只能受正压，设计所有激励电压完全正向偏置)，上层两组驱动单元中C组驱动单元的叠层压电陶瓷7cl与a组驱动单元的叠层压电陶瓷7a2激励电压和频率相同；c组驱动单元的叠层压电陶瓷7c2与叠层压电陶瓷7al激励电压和频率相同，且相比叠层压电陶瓷7cl与7a2的激励电压相位滞后90°
[0041]下层两组驱动单元与上层两组驱动单元的叠层压电陶瓷分别一一对应(即上层的a组7al与下层的b组7bl对应，上层的a组7a2与下层的b组7b2;同理，上层的7bl，7b2分别与下层的7dl，7d2相对应)，所有叠层压电陶瓷的激励电压幅值、频率相同。下层叠层压电陶瓷激励电压的相位相对上层驱动单元的叠层压电陶瓷激励电压的相位一一对应均滞后180°。
[0042]如图11所示，在驱动电压的一个周期T内，T/8时:叠层压电陶瓷7cl、7a2伸长，叠层压电陶瓷7c2、7al缩短相同的长度，驱动足6a运动到椭圆轨迹的最左端，驱动足6c运动到椭圆轨迹的最右端；由于上下层叠层压电陶瓷的激励信号相位一一对应相差180°，其运动状态相反；
[0043]3T/8时:叠层压电陶瓷7cl、7a2伸长，叠层压电陶瓷7c2、7al伸长相同的长度，驱动足6a运动到椭圆轨迹的最上端，驱动足6c运动到椭圆轨迹的最下端；由于下层叠层压电陶瓷的激励信号相位一一对应相差180°，其运动状态相反；
[0044]5T/8时:叠层压电陶瓷7cl、7a2缩短，叠层压电陶瓷7c2、7al伸长相同的长度，驱动足6a运动到椭圆轨迹的最左端，驱动足6c运动到椭圆轨迹的最右边；由于下层叠层压电陶瓷的激励信号相位一一对应相差180°，其运动状态相反；
[0045]7T/8时:叠层压电陶瓷7cl，7a2缩短，叠层压电陶瓷7c2，7al缩短相同的长度，驱动足6a运动到椭圆轨迹的最下端，驱动足6c运动到椭圆轨迹的最上边；由于下层叠层压电陶瓷的激励信号相位一一对应相差180°，其运动状态相反；
[0046]9T/8时:与T/8时的运动状态相同，完成一个运动周期的运动。
[0047]可以看出，在T/8-5T/8的阶段，上层驱动单元的驱动足6与陶瓷环11的内侧相接触，并推动陶瓷环11往逆时针方向转动，下层驱动单元的驱动足6与陶瓷环11相分离;5T/8-9T/8的阶段，下层驱动单元的驱动足6与陶瓷环11的内侧相接触，并推动陶瓷环11往逆时针方向转动，上层驱动单元的驱动足6与陶瓷环11相分离。可以完成整个周期的连续驱动。
[0048]通过改变各叠层压电陶瓷的相位差(由相差90°改为相差-90°等)，改变驱动的方向，且由于驱动单元中心对称，两轴方向轴对称，理想驱动条件下驱动正反向状态完全对称。
[0049]本实用新型，通过改变驱动电压幅值，改变椭圆轨迹的大小，从而改变步进电机的步距，即改变了电机的定位精度通过改变驱动电压的频率，改变步进的频率，从而改变电机的速度，实现了精度和速度的单独调节。
[0050]以上所述的【具体实施方式】，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的【具体实施方式】而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种四足非共振式压电旋转电机，包括机壳，其特征在于:所述机壳包括陶瓷环和安装在陶瓷环两端的端盖，两个端盖的中心之间安装可转动的主轴； 所述陶瓷环内设有驱动机构，驱动机构包括固定在主轴上的方形固定块、对称设置在方形固定块两侧的两个预紧基座和四个驱动足； 所述两个预紧基座内侧相对应的一端与方形固定块铰接，另一端与方形固定块之间卡入胀紧装置;所述每个预紧基座的外侧均上下间隔安装两个驱动足，形成上下两层的四个驱动单元;所述驱动足可与陶瓷环接触； 所述每个驱动足分别连接两个间隔设置的叠层压电陶瓷的一端，两个叠层压电陶瓷的另一端与预紧基座相铰接； 所述每个驱动足与预紧基座之间连接预紧螺钉，所述预紧螺钉将叠层压电陶瓷沿其轴向压紧在驱动足和预紧基座之间。2.根据权利要求1所述的四足非共振式压电旋转电机，其特征在于:所述胀紧装置为预压楔块，所述预紧基座和方形固定块上对应设置供预压楔块楔入的开槽，预紧基座或方形固定块上开槽为斜槽。3.根据权利要求1或2所述的四足非共振式压电旋转电机，其特征在于:所述预紧基座的中部设有弹性梁，所述预紧螺钉安装在弹性梁上。4.根据权利要求3所述的四足非共振式压电旋转电机，其特征在于:所述两个端盖的内侧均设有可卡入陶瓷环中的凸台，两个端盖上对应设有多个耳片，对应耳片之间相连接。5.根据权利要求4所述的四足非共振式压电旋转电机，其特征在于:所述主轴的两端与端盖间安装轴承。6.根据权利要求5所述的四足非共振式压电旋转电机，其特征在于:所述铰接采用柔性铰链。7.根据权利要求6所述的四足非共振式压电旋转电机，其特征在于:预紧基座和方形固定块为一体结构。
【专利摘要】本实用新型公开了一种四足非共振式压电旋转电机，属于精密驱动仪器领域。包括机壳，机壳包括陶瓷环和两端的端盖，端盖之间安装主轴；陶瓷环内设有驱动机构，驱动机构包括固定在主轴上的方形固定块、对称设置在方形固定块两侧的两个预紧基座和四个驱动足；四个驱动足分为两组对称安装在固定块两边，通过八个叠层压电陶瓷由四个预紧螺钉压紧在固定块上。四组驱动足端部随着两个预压楔块的楔入，压紧在摩擦陶瓷环上。本实用新型通过控制输入电压的频率和幅值达到控制旋转速度和精度的目的。相比现有的电磁电机和共振式压电旋转电机，其精度可调，既能够实现大推力、快速运动，也可以实现慢速高精度定位。
【IPC分类】H02N2/12, H02N2/14, H02N2/10
【公开号】CN205249081
【申请号】CN201521032583
【发明人】刘雪瑞, 黄卫清, 孙梦馨
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月14日