本實(shí)用新型涉及一種基于壓電纖維的粘滑慣性旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器,屬于微納精密驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

伴隨著精密超精密加工、電子學(xué)、生物技術(shù)、精密測(cè)量等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)微納米精密驅(qū)動(dòng)技術(shù)的要求越來(lái)越高，各研究機(jī)構(gòu)也在積極對(duì)大行程、高精度的壓電驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行研究。大行程與高精度相互矛盾，如何較好地解決這個(gè)矛盾,實(shí)現(xiàn)大行程、高精度的壓電驅(qū)動(dòng)器已成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。壓電纖維是一種新型的壓電材料，具有柔性大、質(zhì)量小，適合貼附于表面，較高的機(jī)電耦合系數(shù)，抗破壞能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可用于實(shí)現(xiàn)大行程、高精度的壓電驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了實(shí)現(xiàn)大行程、高精度的結(jié)合，本實(shí)用新型公開一種基于壓電纖維的粘滑慣性旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器。

本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于壓電纖維的粘滑慣性旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于：由基座、預(yù)緊力加載平臺(tái)、定子、轉(zhuǎn)子組成,其中預(yù)緊力加載平臺(tái)和轉(zhuǎn)子安裝在基座上，定子固定在預(yù)緊力加載平臺(tái)上并與轉(zhuǎn)子保持彈性接觸；所述的定子由柔順機(jī)構(gòu)、壓電纖維I、壓電纖維II組成。給壓電纖維I施加相對(duì)于壓電纖維II滯后1/4T的正弦波驅(qū)動(dòng)電信號(hào)，壓電纖維I和壓電纖維II相互配合，使柔順機(jī)構(gòu)形成順時(shí)針的驅(qū)動(dòng)行波，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；給壓電纖維II施加相對(duì)于壓電纖維I滯后1/4T的正弦波驅(qū)動(dòng)電信號(hào)，柔順機(jī)構(gòu)形成逆時(shí)針的驅(qū)動(dòng)行波，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述的柔順機(jī)構(gòu)包括：柔順機(jī)構(gòu)底座、右剛性臂、弧形柔順驅(qū)動(dòng)臂、左剛性臂；所述的柔順機(jī)構(gòu)底座、右剛性臂、弧形柔順驅(qū)動(dòng)臂、左剛性臂逆時(shí)針連接成環(huán)；壓電纖維I和壓電纖維II對(duì)稱粘在弧形柔順驅(qū)動(dòng)臂內(nèi)側(cè)兩端。

本實(shí)用新型的工作原理：壓電纖維具有通正電伸長(zhǎng)、負(fù)電收縮的特性，基于該特性，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電信號(hào)激勵(lì)粘有壓電纖維的定子，形成驅(qū)動(dòng)行波，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。

本實(shí)用新型的有益效果是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、行程大。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。附圖中：

圖1所示為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2所示為本實(shí)用新型的定子結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3所示為本實(shí)用新型的柔順機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4所示為本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)原理示意圖；

圖5所示為本實(shí)用新型的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電信號(hào)波形示意圖；

圖6所示為本實(shí)用新型的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電信號(hào)波形示意圖。

其中：1、基座；2、預(yù)緊力加載平臺(tái)；3、定子；3-1、柔順機(jī)構(gòu)；3-1-1、柔順機(jī)構(gòu)底座；3-1-2、右剛性臂；3-1-3、弧形柔順驅(qū)動(dòng)臂；3-1-4、左剛性臂；3-2、壓電纖維I；3-3、壓電纖維II；4、轉(zhuǎn)子。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的詳細(xì)內(nèi)容及其具體實(shí)施方式。

參見圖1至圖4所示，本實(shí)施方式提供一種基于壓電纖維的粘滑慣性旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的具體實(shí)施方案。一種基于壓電纖維的粘滑慣性旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于：由基座(1)、預(yù)緊力加載平臺(tái)(2)、定子(3)、轉(zhuǎn)子(4)組成,其中預(yù)緊力加載平臺(tái)(2)和轉(zhuǎn)子(4)安裝在基座(1)上，定子(3)固定在預(yù)緊力加載平臺(tái)(2)上并與轉(zhuǎn)子(4)保持彈性接觸；所述的定子(3)由柔順機(jī)構(gòu)(3-1)、壓電纖維I(3-2)、壓電纖維II(3-3)組成。

所述的柔順機(jī)構(gòu)(3-1)包括：柔順機(jī)構(gòu)底座(3-1-1)、右剛性臂(3-1-2)、弧形柔順驅(qū)動(dòng)臂(3-1-3)、左剛性臂(3-1-4)；所述的柔順機(jī)構(gòu)底座(3-1-1)、右剛性臂(3-1-2)、弧形柔順驅(qū)動(dòng)臂(3-1-3)、左剛性臂(3-1-4)逆時(shí)針連接成環(huán)；壓電纖維I(3-2)和壓電纖維II(3-3)對(duì)稱粘在弧形柔順驅(qū)動(dòng)臂(3-1-3)內(nèi)側(cè)兩端。

給壓電纖維施加驅(qū)動(dòng)電信號(hào)，壓電纖維I(3-2)和壓電纖維II(3-3)相互配合，使柔順機(jī)構(gòu)(3-1)形成驅(qū)動(dòng)行波，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子(4)轉(zhuǎn)動(dòng)。

順時(shí)針正轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電信號(hào)如圖5所示：0時(shí)刻，壓電纖維I(3-2)開始施加正弦波驅(qū)動(dòng)電信號(hào)，壓電纖維II(3-3)電壓為0；0-t1階段，壓電纖維I(3-2)伸長(zhǎng)，轉(zhuǎn)子(4)順時(shí)針正轉(zhuǎn)；t1時(shí)刻，壓電纖維I(3-2)的驅(qū)動(dòng)電信號(hào)處于波峰，開始對(duì)壓電纖維II(3-3)施加相對(duì)于壓電纖維I(3-2)超前1/4T的正弦波驅(qū)動(dòng)電信號(hào)；t1-t2階段，壓電纖維I(3-2)由伸長(zhǎng)狀態(tài)開始回縮，壓電纖維II(3-3)縮短，轉(zhuǎn)子(4)不動(dòng)；t2時(shí)刻，壓電纖維I(3-2)電壓為0，壓電纖維II(3-3)驅(qū)動(dòng)電信號(hào)為負(fù)電壓且處于波谷；t2-t3階段，壓電纖維I(3-2)縮短，壓電纖維II(3-3)由縮短狀態(tài)開始伸長(zhǎng)，轉(zhuǎn)子(4)不動(dòng)；t3時(shí)刻，壓電纖維I(3-2)電壓為負(fù)電壓且處于波谷，壓電纖維II(3-3)電壓為0；t3-t4階段，壓電纖維I(3-2)由縮短狀態(tài)開始伸長(zhǎng)，壓電纖維II(3-3)伸長(zhǎng)，轉(zhuǎn)子(4)不動(dòng)；t4時(shí)刻，壓電纖維I(3-2)電壓為0，壓電纖維II(3-3)的驅(qū)動(dòng)電信號(hào)為正電壓且處于波峰；t4-t5(t1)階段，壓電纖維I(3-2)伸長(zhǎng)，壓電纖維II(3-3)由伸長(zhǎng)狀態(tài)回縮，轉(zhuǎn)子(4)順時(shí)針正轉(zhuǎn)。

逆時(shí)針反轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電信號(hào)如圖6所示：0時(shí)刻，壓電纖維II(3-3)開始施加正弦波驅(qū)動(dòng)電信號(hào)；0-t1階段，壓電纖維II(3-3)伸長(zhǎng)，轉(zhuǎn)子(4)逆時(shí)針反轉(zhuǎn)；t1時(shí)刻，壓電纖維II(3-3)的驅(qū)動(dòng)電信號(hào)處于波峰，開始對(duì)壓電纖維I(3-2)施加相對(duì)于壓電纖維II(3-3)超前1/4T的正弦波驅(qū)動(dòng)電信號(hào)；t1-t2階段，壓電纖維II(3-3)由伸長(zhǎng)狀態(tài)開始回縮，壓電纖維I(3-2)縮短，轉(zhuǎn)子(4)不動(dòng)；t2時(shí)刻，壓電纖維II(3-3)電壓為0，壓電纖維I(3-2)驅(qū)動(dòng)電信號(hào)為負(fù)電壓且處于波谷；t2-t3階段，壓電纖維II(3-3)縮短，壓電纖維I(3-2)由縮短狀態(tài)開始伸長(zhǎng)，轉(zhuǎn)子(4)不動(dòng)；t3時(shí)刻，壓電纖維II(3-3)電壓為負(fù)電壓且處于波谷，壓電纖維I(3-2)電壓為0；t3-t4階段，壓電纖維II(3-3)由縮短狀態(tài)開始伸長(zhǎng)，壓電纖維I(3-2)伸長(zhǎng)，轉(zhuǎn)子(4)不動(dòng)；t4時(shí)刻，壓電纖維II(3-3)電壓為0，壓電纖維I(3-2)的驅(qū)動(dòng)電信號(hào)為正電壓且處于波峰；t4-t5(t1)階段，壓電纖維II(3-3)伸長(zhǎng)，壓電纖維I(3-2)由伸長(zhǎng)狀態(tài)回縮，轉(zhuǎn)子(4)逆時(shí)針反轉(zhuǎn)。

上述驅(qū)動(dòng)行波形成過(guò)程可總結(jié)如下表所示：

+：電壓為正；-：電壓為負(fù)；0：電壓為0。