本實用新型涉及一種基于壓電纖維的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器,屬于微納精密驅(qū)動技術(shù)領域。

背景技術(shù)：

伴隨著精密超精密加工、電子學、生物技術(shù)、精密測量等領域的快速發(fā)展，對微納米精密驅(qū)動技術(shù)的要求越來越高，各研究機構(gòu)也在積極對大行程、高精度的壓電驅(qū)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(xiàn)大行程、高精度的壓電驅(qū)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(zhì)量小，適合貼附于表面，較高的機電耦合系數(shù)，抗破壞能力強等優(yōu)點，可用于實現(xiàn)大行程、高精度的壓電驅(qū)動器的設計。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為實現(xiàn)大行程、高精度的結(jié)合，本實用新型公開一種基于壓電纖維的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器。

本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種基于壓電纖維的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器由基座、預緊力加載平臺、定子、轉(zhuǎn)子組成,其中預緊力加載平臺和轉(zhuǎn)子安裝在基座上，定子固定安裝在預緊力加載平臺上，定子與轉(zhuǎn)子保持彈性接觸；所述的定子包括柔順機構(gòu)、壓電纖維I、壓電纖維II。通過給壓電纖維I和壓電纖維II施加同一正向鋸齒波驅(qū)動電信號，倒C形薄片柔順機構(gòu)和C形薄片柔順機構(gòu)伸展，曲率變小，使半圓柱驅(qū)動頭產(chǎn)生-y向位移，同時產(chǎn)生-x向位移，基于粘滑慣性原理，驅(qū)動轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動；給壓電纖維I施加正向鋸齒波驅(qū)動電信號、壓電纖維II施加負向鋸齒波驅(qū)動電信號，倒C形薄片柔順機構(gòu)收縮，曲率變大，C形薄片柔順機構(gòu)伸展，曲率變小，基于粘滑慣性原理，半圓柱驅(qū)動頭驅(qū)動轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)動。

柔順機構(gòu)包括倒C形薄片柔順機構(gòu)、柔順機構(gòu)連接梁I、C形薄片柔順機構(gòu)、柔順機構(gòu)連接梁II、半圓柱驅(qū)動頭、剛性基座；所述的倒C形薄片柔順機構(gòu)、柔順機構(gòu)連接梁I、C形薄片柔順機構(gòu)、柔順機構(gòu)連接梁II逆時針圍成環(huán)；所述的倒C形薄片柔順機構(gòu),凹側(cè)中部連接剛性基座，凸側(cè)用于粘貼壓電纖維I；所述的C形薄片柔順機構(gòu)凸側(cè)用于粘貼壓電纖維II；所述的半圓柱驅(qū)動頭設置于柔順機構(gòu)連接梁II中部，與轉(zhuǎn)子彈性接觸，用于驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。

本實用新型的工作原理：壓電纖維具有通正電伸長、負電收縮的特性，基于該特性，通過驅(qū)動電信號激勵壓電纖維，壓電纖維I和壓電纖維II相互配合，使定子產(chǎn)生摩擦驅(qū)動力，基于粘滑運動原理，驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。

本實用新型的有益效果是：結(jié)構(gòu)簡單、便于裝配、精度高、行程大。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實用新型的示意性實例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當限定。

圖1所示為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2所示為本實用新型的定子結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3所示為本實用新型柔順機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4所示為本實用新型的逆時針運動驅(qū)動原理示意圖；

圖5所示為本實用新型的逆時針運動驅(qū)動電信號波形示意圖；

圖6所示為本實用新型的順時針運動驅(qū)動原理示意圖；

圖7所示為本實用新型的順時針運動驅(qū)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、柔順機構(gòu)；3-1-1、倒C形薄片柔順機構(gòu)；3-1-2、柔順機構(gòu)連接梁I；3-1-3、C形薄片柔順機構(gòu)；3-1-4、柔順機構(gòu)連接梁II；3-1-5、半圓柱驅(qū)動頭；3-1-6、剛性基座；3-2、壓電纖維I；3-3、壓電纖維II；4、轉(zhuǎn)子。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的詳細內(nèi)容及其具體實施方式。

參見圖1至圖5所示，所述的一種基于壓電纖維的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器由基座(1)、預緊力加載平臺(2)、定子(3)、轉(zhuǎn)子(4)組成,其中預緊力加載平臺(2)和轉(zhuǎn)子(4)安裝在基座(1)上，定子(3)固定安裝在預緊力加載平臺(2)上，定子(3)與轉(zhuǎn)子(4)保持彈性線接觸。所述的定子(3)包括柔順機構(gòu)(3-1)、壓電纖維I(3-2)、壓電纖維II(3-3)。

所述的柔順機構(gòu)(3-1)包括倒C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-1)、柔順機構(gòu)連接梁I(3-1-2)、C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-3)、柔順機構(gòu)連接梁II(3-1-4)、半圓柱驅(qū)動頭(3-1-5)、剛性基座(3-1-6)；所述的倒C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-1)、柔順機構(gòu)連接梁I(3-1-2)、C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-3)、柔順機構(gòu)連接梁II(3-1-4)逆時針圍成環(huán)；所述的倒C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-1),凹側(cè)中部連接剛性基座(3-1-6)，凸側(cè)用于粘貼壓電纖維I(3-2)；所述的C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-3)凸側(cè)用于粘貼壓電纖維II(3-3)；所述的半圓柱驅(qū)動頭(3-1-5)設置于柔順機構(gòu)連接梁II(3-1-4)中部，與轉(zhuǎn)子(4)彈性接觸，用于驅(qū)動轉(zhuǎn)子(4)轉(zhuǎn)動。

通過給壓電纖維I(3-2)和壓電纖維II(3-3)施加如圖5所示的驅(qū)動電信號，在0-t1緩慢變形階段，壓電纖維I(3-2)和壓電纖維II(3-3)緩慢縮短，倒C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-1)和C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-3)伸展，曲率變小，使半圓柱驅(qū)動頭(3-1-5)產(chǎn)生-y向位移，增大了半圓柱驅(qū)動頭(3-1-5)與轉(zhuǎn)子(4)壓力，從而增大了摩擦力，同時產(chǎn)生-x向位移，驅(qū)動轉(zhuǎn)子(4)逆時針轉(zhuǎn)動；在t1-t2快速變形階段，倒C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-1)和C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-3)快速回縮，曲率變大，轉(zhuǎn)子(4)保持當前位置不變。

參見圖6、圖7所示，給壓電纖維I(3-2)和壓電纖維II(3-3)施加驅(qū)動電信號，在0-t1緩慢變形階段，壓電纖維I(3-2)緩慢伸長，倒C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-1)收縮，曲率變大，壓電纖維II(3-3)緩慢縮短，C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-3)伸展，曲率變小，半圓柱驅(qū)動頭(3-1-5)驅(qū)動轉(zhuǎn)子(4)順時針轉(zhuǎn)動；在t1-t2快速變形階段，壓電纖維I(3-2)快速縮短，倒C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-1)伸展，曲率變小，壓電纖維II(3-3)快速伸長，C形薄片柔順機構(gòu)(3-1-3)回縮，曲率變大，轉(zhuǎn)子(4)保持當前位置不變。