基于壓電纖維的粘滑旋轉驅動器的制作方法

本實用新型涉及一種基于壓電纖維的粘滑旋轉驅動器,屬于微納精密驅動技術領域。

背景技術：

伴隨著精密超精密加工、電子學、生物技術、精密測量等領域的快速發展，對微納米精密驅動技術的要求越來越高，各研究機構也在積極對大行程、高精度的壓電驅動器進行研究。大行程與高精度相互矛盾，如何較好地解決這個矛盾,實現大行程、高精度的壓電驅動器已成為一個亟待解決的問題。壓電纖維是一種新型的壓電材料，具有柔性大、質量小，適合貼附于表面，較高的機電耦合系數，抗破壞能力強等優點，可用于實現大行程、高精度的壓電驅動器的設計。

技術實現要素：

為了實現大行程、高精度的結合，本實用新型公開一種基于壓電纖維的粘滑旋轉驅動器。

本實用新型通過以下技術方案實現：

基于壓電纖維的粘滑旋轉驅動器由基座、預緊力加載平臺、定子、轉子組成,其中預緊力加載平臺和轉子安裝在基座上，定子固定在預緊力加載平臺上，與轉子彈性接觸；所述的定子由固定座、柔性懸臂梁、壓電纖維I、壓電纖維II、驅動頭組成；所述的定子呈J形，通過給壓電纖維I和壓電纖維II施加驅動電信號，壓電纖維緩慢伸長，快速縮短，基于粘滑運動原理，定子產生的摩擦驅動力，通過驅動頭傳遞到轉子上，驅動轉子轉動。

所述的定子，預緊前呈T形，驅動頭與轉子無應力接觸，定子-y向進給h進行預緊，預緊后定子呈J形；驅動頭與轉子接觸點法線與y正向夾角成β度；所述的柔性懸臂梁采用厚度為a的薄片式結構，厚度為b的壓電纖維I粘在柔性懸臂梁的右側，壓電纖維II粘在柔性懸臂梁的左側，驅動頭設置在柔性懸臂梁的端部，驅動頭與轉子彈性接觸，驅動轉子轉動。

工作原理：壓電纖維具有通電伸長的特性，基于該特性，將壓電纖維粘在柔性懸臂梁的兩側，預緊后，通過驅動電信號激勵粘有壓電纖維的定子，壓電纖維緩慢伸長，快速縮短，基于粘滑運動原理，定子產生摩擦驅動力，驅動轉子轉動。

本實用新型的有益效果是：結構簡單，精度高，行程大。

附圖說明

下面結合附圖及實施例對本實用新型進一步說明。附圖中：

圖1所示為本實用新型的結構示意圖；

圖2所示為本實用新型的定子結構示意圖；

圖3所示為本實用新型的定子局部放大圖及預緊前后定子對比圖；

圖4所示為本實用新型的驅動原理示意圖；

圖5所示為本實用新型的驅動電信號波形示意圖。

其中：1、基座；2、預緊力加載平臺；3、定子；3-1、固定座；3-2、柔性懸臂梁；3-3、壓電纖維I；3-4、壓電纖維II；3-5、驅動頭；4、轉子。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本實用新型的詳細內容及其具體實施方式。

本實施方式提供一種基于壓電纖維的粘滑旋轉驅動器的具體實施方案，參見圖1至圖4所示，基于壓電纖維的粘滑旋轉驅動器由基座(1)、預緊力加載平臺(2)、定子(3)、轉子(4)組成,其中預緊力加載平臺(2)和轉子(4)安裝在基座(1)上，定子(3)固定在預緊力加載平臺(2)上，與轉子(4)彈性接觸；所述的定子(3)由固定座(3-1)、柔性懸臂梁(3-2)、壓電纖維I(3-3)、壓電纖維II(3-4)、驅動頭(3-5)組成。

所述的定子(3)，預緊前呈T形，驅動頭(3-5)與轉子(4)無應力接觸，定子(3)-y向進給h進行預緊，預緊后定子(3)呈J形，驅動頭(3-5)與轉子(4)接觸點法線與y正向夾角成β度；所述的柔性懸臂梁(3-2)采用厚度為a的薄片式結構，厚度為b的壓電纖維I(3-3)粘在柔性懸臂梁(3-2)的右側，壓電纖維II(3-4)粘在柔性懸臂梁(3-2)的左側，驅動頭(3-5)設置在柔性懸臂梁(3-2)的端部，驅動頭(3-5)與轉子(4)彈性接觸，驅動轉子(4)轉動。

如圖5所示，通過給壓電纖維I(3-3)和壓電纖維II(3-4)施加驅動電信號，0-t1緩慢加載階段，壓電纖維I(3-3)和壓電纖維II(3-4)緩慢伸長，t1-t2快速卸載階段，壓電纖維I(3-3)和壓電纖維II(3-4)快速縮短，基于粘滑運動原理，定子(3)產生的摩擦驅動力，通過驅動頭(3-5)傳遞到轉子(4)上，驅動轉子(4)轉動。