一种压电多级智能致动控制器的制作方法

本专利属于精密控制领域，特别涉及一种压电多级智能致动控制器。

背景技术：

1、压电纤维驱动的原理是利用压电材料的逆压电效应。在压电纤维的电极上施加电压时，压电材料会随之变形。由于压电纤维具有高灵敏度、高分辨率等优点，因此常用于精密制造和微控制领域，例如光学仪器、医疗器械、精密加工等。在现有技术中，压电纤维中的压电材料结构采用单根压电纤维管。

2、单根径向极化压电纤维管的位移十分单一，只能沿着轴向伸长、收缩或者采用半电极的方式实现弯曲变形。例如采用专利cn204792916u设计一种表面多圆环的含芯压电纤维、专利cn105841801a设计一种表面一对对称连续电极的含芯pvdf压电纤维。虽然可以通过对压电纤维管的端部进行弹性支撑或者滑动支撑等特定的结构设计，来实现压电纤维管的其他方向的位移，但这些特殊的设计和技术会增加制造复杂性和成本的同时，对压电纤维的材料和结构也需要进行特定的优化和调整。

3、单根压电纤维由于长度较短，其机电转换效率较低，影响其在致动器或发电机等需要高效能量转换的应用中的效果。此外由于长度不足，单根压电纤维在大型传感器网络或能源传输系统中等需要长距离传输信号或者能量的领域中难以发挥作用。虽然可以通过制备更长的压电纤维，但压电纤维长度增加有限的同时制备成本很高，并且会极大程度的影响刚度和稳定性等其他性能参数。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本专利提供一种压电多级智能致动控制器，以满足精密制造、智能控制的需求。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现，一种压电多级智能致动控制器，包括多个交替串接的压电纤维管和高分子聚合物纤维管，所述压电纤维管和所述高分子聚合物纤维管的内部贯穿有金属纤维芯；压电纤维管外壁表面涂布有多对均匀分布的轴对称正电极，压点纤维管内壁表面涂布有负电极，所述负电极与所述金属纤维芯相连接。

3、进一步的，所述压电纤维管的压电材料采用压电陶瓷或者压电聚合物，所述压电陶瓷包括铅基压电陶瓷或无铅压电陶瓷的任意一种或者多种型号复合，所述铅基压电陶瓷的型号包括锆钛酸铅，所述无铅压电陶瓷的型号包括铌酸钾钠、钛酸铋钠、钛酸钡、铁酸铋。

4、进一步的，所述压电纤维管的长为1～5μm，内径为1～5μm，外径为2～10μm。

5、进一步的，所述高分子聚合物纤维管的长为1～10μm，内径为1～5μm，外径为2～10μm。

6、进一步的，所述金属纤维芯的直径为0.1～10μm。

7、进一步的，所述高分子聚合物纤维管的材料采用环氧树脂或聚酰亚胺。

8、进一步的，金属纤维芯的材料采用轻质合金，或者采用高温稳定金属。

9、本发明的有益效果：

10、1、本发明的压电纤维管通过高分子聚合物纤维管连接，使得本发明的致动控制器可以根据使用需求，通过调整压电纤维管与高分子聚合物纤维管的长度与数量来随意调控整个致动控制器的长度。同时，相较于单个压电纤维管，高分子聚合物纤维管的添加有助于提高致动控制器的整体应变。

11、2、本发明的一种压电多级智能致动控制器，与现有技术中采用一半、一对对称或多圆环的电极激励的单节圆管驱动器相比，本发明的压电驱动器驱动模态多样，从而极大提高了驱动器的工作功率。

技术特征：

1.一种压电多级智能致动控制器，其特征在于，所述压电多级智能致动控制器包括多个交替串接的压电纤维管和高分子聚合物纤维管，所述压电纤维管和所述高分子聚合物纤维管的内部贯穿有金属纤维芯；压电纤维管外壁表面涂布有多对均匀分布的轴对称正电极，压点纤维管内壁表面涂布有负电极，所述负电极与所述金属纤维芯相连接。

2.根据权利要求1所述的一种压电多级智能致动控制器，其特征在于，所述压电纤维管的压电材料采用压电陶瓷或者压电聚合物，所述压电陶瓷包括铅基压电陶瓷或无铅压电陶瓷的任意一种或者多种型号复合，所述铅基压电陶瓷的型号包括锆钛酸铅，所述无铅压电陶瓷的型号包括铌酸钾钠、钛酸铋钠、钛酸钡、铁酸铋。

3.根据权利要求1所述的一种压电多级智能致动控制器，其特征在于，所述压电纤维管的长为1～5μm，内径为1～5μm，外径为2～10μm。

4.根据权利要求1所述的一种压电多级智能致动控制器，其特征在于，所述高分子聚合物纤维管的长为1～10μm，内径为1～5μm，外径为2～10μm。

5.根据权利要求1所述的一种压电多级智能致动控制器，其特征在于，所述金属纤维芯的直径为0.1～10μm。

6.根据权利要求1所述的一种压电多级智能致动控制器，其特征在于，所述高分子聚合物纤维管的材料采用环氧树脂或聚酰亚胺。

7.根据权利要求1所述的一种压电多级智能致动控制器，其特征在于，金属纤维芯的材料采用轻质合金，或者采用高温稳定金属。

技术总结
本专利涉及一种压电多级智能致动控制器，所述压电多级智能致动控制器包括多个交替串接的压电纤维管和高分子聚合物纤维管，所述压电纤维管和所述高分子聚合物纤维管的内部贯穿有金属纤维芯；压电纤维管外壁表面涂布有多对均匀分布的轴对称正电极，压点纤维管内壁表面涂布有负电极，所述负电极与所述金属纤维芯相连接。根据压电多级智能致动控制器结构和使用用途，可选用不同型号压电纤维管和不同的填充聚合物；也可对压电纤维管、金属芯以及连接用高分子聚合物纤维管的几何尺寸进行设计，可研制出长度连续、工作模态多样的多级智能致动控制器，应用于精密制造和微控制领域时，可增加致动控制器的工作模态、提高驱动灵敏度与精度。

技术研发人员：鲜晓军,迟文潮,李瑞峰,汤劲松,冯小东,曾祥明,彭胜春,刘振华
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十六研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1