斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機及其激勵方法
【專利摘要】一種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機及其激勵方法，以解決當前壓電粘滑直線電機由于摩擦力綜合調(diào)控困難所導致的輸出機械性能受限等問題。本發(fā)明由基座、預加載組件、斜梯型定子和動子組成；所述定子的斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)可實現(xiàn)微位移放大，利用其軸向剛度分布不均產(chǎn)生側(cè)向位移的同時，既可增大摩擦驅(qū)動力，又可減小摩擦阻力。同時將摩擦調(diào)控波耦合疊加于斜梯型定子快速變形驅(qū)動階段的鋸齒驅(qū)動波中，從而降低快速變形驅(qū)動階段定、動子間摩擦阻力，實現(xiàn)對摩擦力的綜合調(diào)控，提升壓電粘滑直線電機的機械輸出特性。本發(fā)明因具有結(jié)構(gòu)緊湊、裝配方便、定位精度高以及行程大等特點可以廣泛應(yīng)用于半導體加工等微納精密驅(qū)動與定位技術(shù)領(lǐng)域。
【專利說明】
斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機及其激勵方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機及其激勵方法，屬于微納精密驅(qū)動與定位技術(shù)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]壓電粘滑直線電機是一種基于壓電元件的逆壓電效應(yīng)，在非對稱電信號激勵下激發(fā)定子(或稱振子)產(chǎn)生微幅高頻振動，利用定子與動子間的摩擦耦合實現(xiàn)機械能輸出的微納精密壓電粘滑直線電機。按照驅(qū)動原理的不同，壓電粘滑直線電機主要分為共振型壓電電機(也稱超聲波電機)與非共振型壓電電機(也稱壓電粘滑電機)兩大類。與共振型壓電電機相比，壓電粘滑直線電機具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、控制方便、易裝配、定位精度高及行程不受限等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于半導體加工、精密光學儀器等微納精密驅(qū)動與定位技術(shù)領(lǐng)域。
[0003]壓電粘滑驅(qū)動主要是將鋸齒激勵電信號施加于壓電元件，激發(fā)定子產(chǎn)生快慢交替的運動變形，控制定子與動子在“粘”和“滑”兩種運動狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)換，利用摩擦力驅(qū)動動子實現(xiàn)機械運動輸出。然而，由于壓電粘滑驅(qū)動緩慢與快速變形驅(qū)動階段，定子與動子間摩擦力起到不同作用，具體為緩慢變形驅(qū)動階段時表現(xiàn)為摩擦驅(qū)動力，而快速變形驅(qū)動階段時表現(xiàn)為摩擦阻力。已有公開技術(shù)表明當前壓電粘滑直線電機無法實現(xiàn)對整個粘滑驅(qū)動過程的摩擦力進行綜合調(diào)控，導致其輸出機械性能受限。特別在定子的快速變形驅(qū)動階段， 由于動子所受摩擦力與其運動方向相反，當動子慣性力不足以克服該摩擦阻力時，將會導致動子產(chǎn)生回退運動，表現(xiàn)為類鋸齒狀的不平穩(wěn)運動輸出，劣化輸出性能，已有鋸齒激勵電信號無法實現(xiàn)對壓電粘滑直線電機快速變形驅(qū)動階段的摩擦力進行調(diào)控，進一步限制壓電粘滑直線電機的應(yīng)用與發(fā)展。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決已有壓電粘滑直線電機由于定子與動子間摩擦綜合調(diào)控困難，所導致的機械輸出特性受限，產(chǎn)生類鋸齒狀不平穩(wěn)運動輸出，劣化輸出性能等技術(shù)問題，本發(fā)明公開一種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機及其激勵方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:所述一種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機包括基座、預加載組件、斜梯型定子和動子。
[0006]所述基座采用不銹鋼材料，采用“L”型結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括基座安裝孔、預加載組件安裝孔、動子安裝基面和動子安裝螺紋孔。所述基座安裝孔，通過螺栓與外圍平臺固定連接， 所述預加載組件安裝孔，通過螺紋連接將預加載組件固定在基座上;所述動子安裝基面和動子安裝螺紋孔，通過動子安裝螺紋孔將動子固定在動子安裝基面上。所述預加載組件由下固定板、上移動板、手動調(diào)節(jié)螺桿和鎖緊螺桿四部分組成。所述下固定板設(shè)置有手動調(diào)節(jié)螺桿安裝孔，通過與手動調(diào)節(jié)螺桿采用螺紋連接預緊上移動板;所述下固定板設(shè)置有彈簧固定螺釘和預壓彈簧，用于實現(xiàn)上移動板的回程運動;所述下固定板設(shè)置有導軌固定架，導軌固定架安裝有導軌限位螺釘，避免上移動板滑出下固定板;所述下固定板設(shè)置有沉頭孔， 通過基座將下固定板與基座固連;所述下固定板設(shè)置有鎖緊保持架和固定螺釘，通過鎖緊保持架與上移動板的鎖緊。所述上移動板設(shè)置有定子安裝孔，通過定子安裝孔將斜梯型定子安裝在上移動板上;所述上移動板設(shè)置有鎖緊螺紋孔，通過與鎖緊螺桿采用螺紋配合來固定上移動板。
[0007]所述斜梯型定子包括斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)、調(diào)整墊片、疊堆型壓電陶瓷致動器和預緊調(diào)整螺栓。所述斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)設(shè)置有定子固定孔，通過定子固定孔將斜梯型定子安裝到上移動板上;所述斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)采用斜梯型菱形鉸鏈結(jié)構(gòu)， 斜梯型菱形鉸鏈設(shè)置有鉸鏈長軸和鉸鏈短軸，可以改變斜梯型菱形鉸鏈的微位移放大倍數(shù)。所述斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)設(shè)置有斜梯型運動轉(zhuǎn)換器，斜梯型運動轉(zhuǎn)換器設(shè)置有直驅(qū)梁和斜驅(qū)梁，可調(diào)節(jié)斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)的軸向偏轉(zhuǎn)剛度，可以實現(xiàn)對摩擦力的綜合調(diào)控。所述斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)設(shè)置有驅(qū)動足，驅(qū)動動子實現(xiàn)運動輸出。所述斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)設(shè)置有預緊調(diào)整螺栓安裝孔，通過與預緊調(diào)整螺栓采用螺紋連接實現(xiàn)疊堆型壓電陶瓷致動器預緊固定。所述疊堆型壓電陶瓷致動器的前后端面與預緊調(diào)整螺栓之間設(shè)置有調(diào)整墊片，目的是保護疊堆型壓電陶瓷致動器，防止其產(chǎn)生切應(yīng)變或局部受力不均，并通過調(diào)節(jié)預緊調(diào)整螺栓的旋進量，可改變疊堆型壓電陶瓷致動器的軸向預緊力。
[0008]所述動子包括固定滑軌、滾柱保持架、雙列交叉滾柱導軌安裝螺栓、運動滑軌和端部限位螺釘。所述固定滑軌通過動子安裝螺紋孔安裝固定于動子安裝基面上;所述運動滑軌端面涂有陶瓷類摩擦材料，運動滑軌通過滾柱保持架與固定滑軌間接接觸;所述雙列交叉滾柱導軌安裝螺栓通過螺紋連接安裝固定滑軌。
[0009]所述激勵方法中所采用的復合激勵電信號由摩擦調(diào)控波耦合疊加于斜梯型定子快速變形驅(qū)動階段的鋸齒驅(qū)動波中，所述摩擦調(diào)控波為正弦波;所述激勵方法可減小快速變形驅(qū)動階段斜梯型定子與動子之間的摩擦阻力，抑制回退運動產(chǎn)生，其中鋸齒驅(qū)動波周期為Ti，激勵電壓幅值為h，對稱性為D，微幅摩擦正弦調(diào)控波周期為T2,激勵電壓幅值為V2， 鋸齒驅(qū)動波與微幅摩擦正弦調(diào)控波的周期比為h/T^lO?100000,激勵電壓幅值比為WV2 大于2。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用具有摩擦力綜合調(diào)控功能的斜梯型定子結(jié)構(gòu)，并通過耦合激勵電信號進行激勵，增大斜梯型定子緩慢變形驅(qū)動階段斜梯型定子與動子間摩擦驅(qū)動力，降低斜梯型定子快速變形驅(qū)動階段斜梯型定子與動子間摩擦阻力，實現(xiàn)對壓電粘滑直線電機整個驅(qū)動過程的摩擦力的綜合調(diào)控，可顯著提升壓電粘滑直線電機的機械輸出特性，降低位移回退率， 開環(huán)條件下定位精度可達納米級。與當前已有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊與控制方便等優(yōu)點， 輸出力提升1 〇%以上，輸出速度提升50%以上，輸出效率提升60%以上?！靖綀D說明】
[0011]圖1所示為本發(fā)明提出的斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為本發(fā)明提出的斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機的基座結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3所示為本發(fā)明提出的斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機預加載組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖4所示為本發(fā)明提出的斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機下固定板結(jié)構(gòu)示意圖；圖5所示為本發(fā)明提出的斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機上移動板結(jié)構(gòu)示意圖；圖6所示為本發(fā)明提出的斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機斜梯型定子結(jié)構(gòu)示意圖；圖7所示為本發(fā)明提出的斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機的斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖8所示為本發(fā)明提出的斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機的斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)局部俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖9所示為本發(fā)明提出的斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機的斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)局部側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖10所示為本發(fā)明提出的斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機的動子結(jié)構(gòu)示意圖； 圖11所示為本發(fā)明提出的斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機的耦合激勵電信號波形示意圖。【具體實施方式】
[0012]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1?圖10說明本實施方式。本實施方式提供一種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機的具體實施方案。所述一種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機包括基座1、預加載組件2、斜梯型定子3和動子4。
[0013]所述基座1采用不銹鋼材料，其結(jié)構(gòu)設(shè)計成“L”型。基座1包括基座安裝孔1-1、預加載組件安裝孔1-2、動子安裝基面1-3和動子安裝螺紋孔1-4。所述基座安裝孔1-1，通過螺栓與外圍平臺固定連接;所述預加載組件安裝孔1-2,用于將預加載組件2固定在基座1上;所述動子安裝基面1-3和動子安裝螺紋孔1-4,通過動子安裝螺紋孔1-4將動子4固定在動子安裝基面1-3上。[〇〇14]所述預加載組件2包括下固定板2-1、上移動板2-2、手動調(diào)節(jié)螺桿2-3和鎖緊螺桿 2_4，其中下固定板2_1和上移動板2_2米用45號鋼材料。所述下固定板2_1設(shè)置有手動調(diào)節(jié)螺桿安裝孔2-1-1，通過與手動調(diào)節(jié)螺桿2-3采用螺紋連接進行預緊上移動板2-2，調(diào)整手動調(diào)節(jié)螺桿2-3的旋進量可以改變上移動板2-2的位置，實現(xiàn)預加載組件2對斜梯型定子3的預緊力調(diào)節(jié)。所述下固定板2-1設(shè)置有彈簧固定螺釘2-1-2和預壓彈簧2-1-4,通過彈簧固定螺釘2-1-2與預壓彈簧2-1-4相固連，用于實現(xiàn)上移動板2-2的回程運動;所述下固定板2-1設(shè)置有導軌固定架2-1-3,用于支撐上移動板2-2;所述導軌固定架2-1-3安裝有4n個導軌限位螺釘2-1-5,其中n為大于等于1的整數(shù)，避免上移動板2-2滑出下固定板2-1。所述下固定板 2-1設(shè)置有沉頭孔2-1-6,通過沉頭孔2-1-6將下固定板2-1與基座1固連;所述下固定板2-1 設(shè)置有鎖緊保持架2-1-7和固定螺釘2-1-8,鎖緊保持架2-1-7通過鎖緊螺桿2-4與上移動板 2-2固定，防止加載后上移動板2-2產(chǎn)生移動。所述上移動板2-2設(shè)置有定子安裝孔2-2-1，通過定子安裝孔2-2-1將斜梯型定子3固定在上移動板2-2上;所述上移動板2-2設(shè)置有鎖緊螺紋孔2-2-2，通過鎖緊螺紋孔2-2-2與鎖緊螺桿2-4采用螺紋連接對上移動板2-2固定。
[0015]所述斜梯型定子3包括斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)3-1、調(diào)整墊片3-2、疊堆型壓電陶瓷致動器3-3和預緊調(diào)整螺栓3-4。所述斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)3-1設(shè)置有定子固定孔3-1-1，通過定子固定孔3-1-1將斜梯型定子3固定在上移動板2-2上;所述斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)3-1設(shè)置有斜梯型菱形鉸鏈3-1-2,其采用5052鋁合金材料;所述斜梯型菱形鉸鏈3-1-2設(shè)置有鉸鏈長軸和鉸鏈短軸。具體地，鉸鏈長軸長度為I，鉸鏈短軸長度為K，其長軸與短軸的比值e=I/K為斜梯型菱形鉸鏈3-1-2在垂直于驅(qū)動方向的微位移放大倍數(shù)，其微位移放大倍數(shù)e取值為1?10，調(diào)整比值e，可改變微位移放大倍數(shù)，實現(xiàn)斜梯型菱形鉸鏈3-1-2的微位移放大，本實施方式中微位移的放大倍數(shù)e=7。所述斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)3-1設(shè)置有柔性梁3-1-6和剛性梁3-1-7。具體地，柔性梁3-1-6的壁厚為F，剛性梁3-1-7的壁厚均為E， 剛性梁與柔性梁的壁厚比值為P=E/F，壁厚值P取值為1.1?1.5,本實施方式中選取壁厚比值為P=l.2。通過改變?nèi)嵝粤号c剛性梁的壁厚比值進一步實現(xiàn)對疊堆型壓電陶瓷致動器3-3的微位移放大;所述斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)3-1設(shè)置有斜梯型運動轉(zhuǎn)換器3-1-3,斜梯型運動轉(zhuǎn)換器3-1-3設(shè)置有直驅(qū)臂3-1-8和斜驅(qū)臂3-1-9。具體地，直驅(qū)臂3-1-8的長度為B，考慮設(shè)計電機的結(jié)構(gòu)緊湊、微型化和智能化等特點。本發(fā)明將鉸鏈短軸長度K與直驅(qū)臂長度B設(shè)定為某一范圍的比例關(guān)系，其中K/B取值為1.2?1.8,本實施方式中選取鉸鏈短軸長度K與直驅(qū)臂3-1-8長度B的比值為1.5。斜梯型運動轉(zhuǎn)換器3-1-3設(shè)置的直驅(qū)臂3-1-8與斜驅(qū)臂3-1-9 間的夾角值為9。具體地，直驅(qū)臂3-1-8與斜驅(qū)臂3-1-9間的夾角0取值為30°?70°，通過改變夾角9值，可調(diào)節(jié)斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)3-1的軸向偏轉(zhuǎn)剛度，并將疊堆型壓電陶瓷致動器3-3的軸向振動產(chǎn)生微位移轉(zhuǎn)換為斜梯型定子3的側(cè)向位移輸出，由于軸向剛度分布不均而產(chǎn)生側(cè)向位移，可以實現(xiàn)對摩擦力的綜合調(diào)控，本實施方式中直驅(qū)臂3-1-8與斜驅(qū)臂3-1-9的夾角值0=40°。所述斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)3-1設(shè)置有驅(qū)動足3-1-4,其端面涂有摩擦陶瓷類材料，通過線接觸驅(qū)動動子4運動。具體地，驅(qū)動足3-1-4的厚度為H，通過改變厚度H 可以改變驅(qū)動足3-1-4的剛度，當其厚度H小于動子4接觸面寬度的1?2 _時，可以實現(xiàn)很好的驅(qū)動效果，本實施方式中驅(qū)動足3-1-4的厚度為7 mm。所述斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)3-1 設(shè)置有預緊調(diào)整螺栓安裝孔3-1-5,通過與預緊調(diào)整螺栓3-4采用螺紋連接固定疊堆型壓電陶瓷致動器3-3。所述疊堆型壓電陶瓷致動器3-3采用NEC公司的產(chǎn)品，疊堆型壓電陶瓷致動器3-3的前后端面與預緊調(diào)整螺栓3-4之間設(shè)置有調(diào)整墊片3-2,其目的是保護疊堆型壓電陶瓷致動器3-3，防止其產(chǎn)生切應(yīng)變或局部受力不均，所述調(diào)整墊片3-2采用不銹鋼材料，其厚度在2?3 mm范圍時效果最佳，本實施方式中調(diào)整墊片的厚度為2 mm。通過調(diào)整預緊調(diào)整螺栓3-4的旋進量，可以間接的利用調(diào)整墊片3-2對疊堆型壓電陶瓷致動器3-3預緊。
[0016]所述動子4包括固定滑軌4-1、滾柱保持架4-2、雙列交叉滾柱導軌安裝螺栓4-3、運動滑軌4-4和端部限位螺釘4-5。所述固定滑軌4-1通過動子安裝螺紋孔1-4固定于動子安裝基面1-3上，所述運動滑軌4-4端面涂有陶瓷類摩擦材料，所述滾柱保持架4-2為運動滑軌4-4的滑動提供支撐，所述雙列交叉滾柱導軌安裝螺栓4-3用于安裝固定滑軌4-1，所述端部限位螺釘4-5用于限制運動滑軌4-4運動范圍，避免其脫離固定滑軌4-1。
[0017]【具體實施方式】二:結(jié)合圖11說明本實施方式。本實施方式提供一種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機激勵方法的具體實施方案。所述一種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機的激勵方法如下所示。
[0018]所述激勵方法中所采用的復合激勵電信號由摩擦調(diào)控波耦合疊加于定子快速變形驅(qū)動階段的鋸齒驅(qū)動波中，所述摩擦調(diào)控波可為正弦波。其中，鋸齒驅(qū)動波周期為Ti，激勵電壓幅值為Vi，對稱性為D，微幅摩擦正弦調(diào)控波周期為T2,激勵電壓幅值為％，鋸齒驅(qū)動波與微幅摩擦正弦調(diào)控波的周期比為Tl/T2=10?100000,激勵電壓幅值比為W/V2大于2。
[0019]工作原理:斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機的激勵方法主要是在耦合電信號激勵下，綜合調(diào)控定子與動子間的摩擦力，進而提升壓電粘滑直線電機的機械輸出特性。 其中，在斜梯型定子緩慢變形驅(qū)動階段，動子在靜摩擦力作用下隨著斜梯型定子一起發(fā)生緩慢的“粘”運動，此時靜摩擦力提供驅(qū)動力，增大斜梯型定子與動子間摩擦力可提升電機輸出性能;在斜梯型定子快速變形驅(qū)動階段，斜梯型定子與動子間產(chǎn)生的滑動摩擦力為摩擦阻力，特別是當動子慣性力不足以克服該摩擦阻力時，將會導致動子產(chǎn)生回退運動，微觀上表現(xiàn)為類鋸齒狀的不平穩(wěn)運動，劣化輸出性能，影響定位精度，此時設(shè)法降低斜梯型定子與動子滑動摩擦阻力，可改善電機綜合輸出特性。本發(fā)明的斜梯型定子由于斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)，使得斜梯型定子軸向剛度分布不均勻，激發(fā)斜梯型定子驅(qū)動端產(chǎn)生側(cè)向位移， 調(diào)整斜梯型定子與動子間接觸的正壓力，即在斜梯型定子緩慢變形驅(qū)動階段，增大斜梯型定子與動子間接觸的正壓力，進而增加斜梯型定子與動子間的摩擦驅(qū)動力，在斜梯型定子快速變形驅(qū)動階段，減小定子與動子間接觸的正壓力，進而減小定子與動子間的摩擦阻力， 實現(xiàn)對緩慢變形驅(qū)動階段摩擦驅(qū)動力與快速變形驅(qū)動階段摩擦阻力的綜合調(diào)控，提升整機輸出性能。同時，本發(fā)明通過將摩擦調(diào)控波復合疊加于斜梯型定子快速變形驅(qū)動階段的鋸齒驅(qū)動波中，激發(fā)斜梯型定子處于微幅高頻振動狀態(tài)，從而降低快速變形驅(qū)動階段定、動子間摩擦阻力，抑制回退運動產(chǎn)生，可顯著提升壓電粘滑直線電機的機械輸出特性。
[0020]綜合以上所述內(nèi)容，本發(fā)明提供一種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機及其激勵方法，以解決當前壓電粘滑直線電機由于摩擦力綜合調(diào)控困難所導致的輸出機械性能受限等問題。所提出的斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機，具有結(jié)構(gòu)緊湊、裝配方便、 定位精度高及行程不受限等特點。所提出的激勵方法可明顯降低壓電粘滑直線電機的位移回帶率，提升其機械輸出特性。在精密光學儀器、半導體加工等微納精密驅(qū)動與定位技術(shù)領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
【主權(quán)項】
1.一種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機，其特征在于該斜梯型振幅放大機構(gòu)壓 電粘滑直線電機由基座(1)、預加載組件(2)、斜梯型定子(3)和動子(4)組成;其中預加載組 件(2)固定安裝在基座(1)上，斜梯型定子(3)固定安裝在預加載組件(2)上，動子(4)固定安 裝在基座(1)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機，其特征在于基 座(1)包括基座安裝孔(1-1 )、預加載組件安裝孔(1-2)、動子安裝基面(1-3)和動子安裝螺 紋孔(1-4);所述基座安裝孔(1-1)與外圍平臺連接，預加載組件(2)通過預加載組件安裝孔 (1-2)與基座(1)固定，通過動子安裝螺紋孔(1-4)將動子(4)固定在動子安裝基面(1-3)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機，其特征在于預 加載組件(2)包括有下固定板(2-1)、上移動板(2-2)、手動調(diào)節(jié)螺桿(2-3)和鎖緊螺桿(2-4);所述下固定板(2-1)設(shè)置有手動調(diào)節(jié)螺桿安裝孔(2-1-1)，通過與手動調(diào)節(jié)螺桿(2-3)采 用螺紋連接預緊上移動板(2-2)，下固定板(2-1)設(shè)置有彈簧固定螺釘(2-1-2)和預壓彈簧 (2-1-4);下固定板(2-1)設(shè)置有導軌固定架(2-1-3)，導軌固定架(2-1-3)安裝有導軌限位 螺釘(2-1-5);下固定板(2-1)設(shè)置的沉頭孔(2-1-6);下固定板(2-1)設(shè)置有鎖緊保持架(2-1-7)和固定螺釘(2-1-8)，通過鎖緊保持架(2-1-7)和鎖緊螺桿(2-4)的螺紋連接將上移動 板(2-2)固定;所述上移動板(2-2)設(shè)置有定子安裝孔(2-2-1)，上移動板(2-2)設(shè)置的鎖緊 螺紋孔(2-2-2)與鎖緊螺桿(2-4)采用螺紋連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機，其特征在于斜 梯型定子(3)包括斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)(3-1)、調(diào)整墊片(3-2)、疊堆型壓電陶瓷致動器 (3-3)和預緊調(diào)整螺栓(3-4);所述斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)(3-1)設(shè)置有定子固定孔(3-1-1)，斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)(3-1)設(shè)置有斜梯型菱形鉸鏈(3-1-2)，斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換 機構(gòu)(3-1)設(shè)置有斜梯型運動轉(zhuǎn)換器(3-1-3)和驅(qū)動足(3-1-4)，斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu) (3-1)設(shè)置有預緊調(diào)整螺栓安裝孔(3-1-5)，通過與預緊調(diào)整螺栓(3-4)螺紋連接固定疊堆 型壓電陶瓷致動器(3-3);所述疊堆型壓電陶瓷致動器(3-3)的前后端面與預緊調(diào)整螺栓 (3-4)之間設(shè)置有調(diào)整墊片(3-2)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機，其特征在于斜 梯型定子(3)的斜梯型振幅放大轉(zhuǎn)換機構(gòu)(3-1)采用5052鋁合金、6061鋁合金、7075鋁合金、 T1-35A鈦合金或T1-13鈦合金材料;所述預加載組件(2)的下固定板(2-1)和上移動板(2-2) 采用45號鋼材料。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機，其特征在于斜 梯型定子(3)的斜梯型菱形鉸鏈(3-1-2)設(shè)置有鉸鏈長軸和鉸鏈短軸，鉸鏈長軸的長度為I， 鉸鏈短軸的長度為K，其鉸鏈長軸與短軸的比值e=I/K為斜梯型菱形鉸鏈(3-1-2)垂直于驅(qū) 動方向的微位移放大倍數(shù)，e取值為1?10。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機，其特征在于斜 梯型定子(3)的斜梯型運動轉(zhuǎn)換器(3-1-3)設(shè)置有直驅(qū)臂(3-1-8)和斜驅(qū)臂(3-1-9)，直驅(qū)臂 (3-1-8)與斜驅(qū)臂(3-1-9)間的夾角值為0，其中0取值為30° ~70°。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機，其特征在于斜 梯型定子(3)的驅(qū)動足(3-1-4)端面涂有陶瓷類或玻璃纖維類摩擦材料。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機，其特征在于動子(4)包括固定滑軌(4-1)、滾柱保持架(4-2)、雙列交叉滾柱導軌安裝螺栓(4-3)、運動滑軌 (4-4)和端部限位螺釘(4-5);所述固定滑軌(4-1)通過動子安裝螺紋孔(1-4)和雙列交叉滾 柱導軌安裝螺栓(4-3)固定于動子安裝基面(1-3)上;運動滑軌(4-4)端面涂有陶瓷類摩擦 材料，通過滾柱保持架(4-2)間接與固定滑軌(4-1)接觸。10.—種斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機激勵方法，該激勵方法基于權(quán)利要求1 所述的斜梯型振幅放大機構(gòu)壓電粘滑直線電機實現(xiàn);所述激勵方法特征在于，所述驅(qū)動波 為鋸齒波，摩擦調(diào)控波為正弦波，其中鋸齒驅(qū)動波周期為Ti，激勵電壓幅值為W，對稱性為D， 微幅摩擦正弦調(diào)控波周期為T2,激勵電壓幅值為％，鋸齒驅(qū)動波與微幅摩擦正弦調(diào)控波的周 期比為IVTf1?100000,激勵電壓幅值比為WV2大于2。
【文檔編號】H02N2/02GK106059381SQ201610386939
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】程廷海, 趙宏偉, 張邦成, 柳虹亮, 秦峰, 宋兆陽
【申請人】長春工業(yè)大學