一種半菱形結(jié)構(gòu)的壓電位移放大機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種半菱形結(jié)構(gòu)的壓電位移放大機(jī)構(gòu)，包括底座，通過(guò)第一柔性鉸鏈和第二柔性鉸鏈與底座兩端連接的一體化設(shè)計(jì)的外部位移放大機(jī)構(gòu)，放置在底座上、并通過(guò)第三柔性鉸鏈和第四柔性鉸鏈固定在外部位移放大機(jī)構(gòu)內(nèi)底部的壓電堆放置結(jié)構(gòu)以及置于其內(nèi)部的始終處于受壓狀態(tài)的壓電堆；外部位移放大機(jī)構(gòu)包括分別以第一柔性鉸鏈和第二柔性鉸鏈為支點(diǎn)的第一杠桿和第二杠桿，第一杠桿和第二杠桿的另一端為一體化設(shè)計(jì)的半菱形結(jié)構(gòu)，半菱形結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)軸兩端分別與第一杠桿和第二杠桿連接，以實(shí)現(xiàn)位移兩級(jí)放大，在半菱形結(jié)構(gòu)的頂端為方形力輸出平臺(tái)，壓電堆的極化方向與第一杠桿和第二杠桿垂直；本發(fā)明同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】—種半菱形結(jié)構(gòu)的壓電位移放大機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明是一種微位移放大機(jī)構(gòu)，具體涉及一種半菱形結(jié)構(gòu)的壓電位移放大機(jī)構(gòu)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]作動(dòng)器作為主動(dòng)控制系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中有極其廣泛的應(yīng)用。隨著主動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，對(duì)作動(dòng)器的要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)的單壓電堆作動(dòng)器往往由于單壓電堆輸出位移有限，因而只能輸出較小位移。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種半菱形結(jié)構(gòu)的壓電位移放大機(jī)構(gòu)，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕的特點(diǎn)。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種半菱形結(jié)構(gòu)的壓電位移放大機(jī)構(gòu)，包括底座I，通過(guò)第一柔性鉸鏈2和第二柔性鉸鏈3與底座I兩端連接的一體化設(shè)計(jì)的外部位移放大機(jī)構(gòu)4，放置在底座I上、并通過(guò)第三柔性鉸鏈5和第四柔性鉸鏈6固定在外部位移放大機(jī)構(gòu)4內(nèi)底部的壓電堆放置結(jié)構(gòu)7以及設(shè)置在壓電堆放置結(jié)構(gòu)7內(nèi)部的始終處于受壓狀態(tài)的壓電堆8 ;所述外部位移放大機(jī)構(gòu)4包括分別以第一柔性鉸鏈2和第二柔性鉸鏈3為支點(diǎn)的第一杠桿9和第二杠桿10，所述第一杠桿9和第二杠桿10的另一端為一體化設(shè)計(jì)的半菱形結(jié)構(gòu)11，所述半菱形結(jié)構(gòu)11的長(zhǎng)軸兩端分別與第一杠桿9和第二杠桿10連接，以實(shí)現(xiàn)位移兩級(jí)放大，在所述半菱形結(jié)構(gòu)11的頂端為一體化設(shè)計(jì)的方形力輸出平臺(tái)12，所述壓電堆8的極化方向與第一杠桿9和第二杠桿10垂直。
[0006]在底座I開(kāi)有方便所述壓電位移放大機(jī)構(gòu)固定的兩個(gè)圓孔13。
[0007]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0008]1、本發(fā)明通過(guò)外部位移放大機(jī)構(gòu)的兩級(jí)放大相耦合設(shè)計(jì)，通電后壓電堆端部沿X方向產(chǎn)生位移，該位移經(jīng)過(guò)杠桿結(jié)構(gòu)可在X方向的位移被放大并輸出位移，X方向的位移又被傳遞到半菱形移放大機(jī)構(gòu)上加以放大，并可在Z方向輸出。這樣Z方向的位移相比X方向被放大了兩次，因此在Z方向上具有較大的位移輸出。
[0009]2、本發(fā)明外部位移放大機(jī)構(gòu)采取一體化設(shè)計(jì)，且本發(fā)明壓電堆放置在外部位移放大機(jī)構(gòu)內(nèi)部，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、可靠性高，體積小。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)立體圖。
[0011]圖2為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)主視圖。
[0012]圖3為本發(fā)明柔性鉸鏈的局部放大圖。
【具體實(shí)施方式】[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明一種半菱形結(jié)構(gòu)的壓電位移放大機(jī)構(gòu)，包括底座I，通過(guò)第一柔性鉸鏈2和第二柔性鉸鏈3與底座I兩端連接的一體化設(shè)計(jì)的外部位移放大機(jī)構(gòu)4，放置在底座I上、并通過(guò)第三柔性鉸鏈5和第四柔性鉸鏈6固定在外部位移放大機(jī)構(gòu)4內(nèi)底部的壓電堆放置結(jié)構(gòu)7以及設(shè)置在壓電堆放置結(jié)構(gòu)7內(nèi)部的處于受壓狀態(tài)的壓電堆8 ;所述外部位移放大機(jī)構(gòu)4包括分別以第一柔性鉸鏈2和第二柔性鉸鏈3為支點(diǎn)的第一杠桿9和第二杠桿10,所述第一杠桿9和第二杠桿10的另一端為一體化設(shè)計(jì)的半菱形結(jié)構(gòu)11，所述半菱形結(jié)構(gòu)11的長(zhǎng)軸兩端分別與第一杠桿9和第二杠桿10連接，以實(shí)現(xiàn)位移兩級(jí)放大，在所述半菱形結(jié)構(gòu)11的頂端為一體化設(shè)計(jì)的方形力輸出平臺(tái)12，所述壓電堆8的極化方向與第一杠桿9和第二杠桿10垂直。
[0015]作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，在底座I開(kāi)有方便所述壓電位移放大機(jī)構(gòu)固定的兩個(gè)圓孔13。
[0016]本發(fā)明的工作原理為:壓電堆8通電后長(zhǎng)度增加，通過(guò)第三柔性鉸鏈5和第四柔性鉸鏈6作用于第一杠桿9和第二杠桿10上,給第一杠桿9和第二杠桿10 —定的位移輸入，第一杠桿9和第二杠桿10基于第一柔性鉸鏈2和第二柔性鉸鏈3處為支點(diǎn)產(chǎn)生位移變形，外部移放大機(jī)構(gòu)4在第一杠桿9和第二杠桿10與半菱形結(jié)構(gòu)11連接處沿X方向輸出位移，其放大量相比壓電堆8沿X軸方向輸入位移按倍數(shù)放大。通過(guò)杠桿結(jié)構(gòu)放大的位移通過(guò)剛性連接，將放大了的位移傳遞到半菱形結(jié)構(gòu)11，使半菱形結(jié)構(gòu)11沿長(zhǎng)軸方向被拉長(zhǎng)，半菱形結(jié)構(gòu)11長(zhǎng)軸被拉長(zhǎng)將導(dǎo)致半菱形結(jié)構(gòu)短軸的長(zhǎng)度減小，其減小量相比半菱形結(jié)構(gòu)長(zhǎng)軸被拉神的長(zhǎng)度按倍數(shù)放大，短軸的位移變化相當(dāng)于Z軸上的位移輸出。這樣首先通過(guò)杠桿結(jié)構(gòu)在X方向?qū)ξ灰七M(jìn)行了一次放大，Z方向上的位移通過(guò)半菱形結(jié)構(gòu)又被放大了一次。
【權(quán)利要求】
1.一種半菱形結(jié)構(gòu)的壓電位移放大機(jī)構(gòu)，其特征在于:包括底座(1)，通過(guò)第一柔性鉸鏈⑵和第二柔性鉸鏈⑶與底座⑴兩端連接的一體化設(shè)計(jì)的外部位移放大機(jī)構(gòu)⑷，放置在底座(1)上、并通過(guò)第三柔性鉸鏈(5)和第四柔性鉸鏈(6)固定在外部位移放大機(jī)構(gòu)(4)內(nèi)底部的壓電堆放置結(jié)構(gòu)(7)以及設(shè)置在壓電堆放置結(jié)構(gòu)(7)內(nèi)部的處于受壓狀態(tài)的壓電堆(8);所述外部位移放大機(jī)構(gòu)(4)包括分別以第一柔性鉸鏈(2)和第二柔性鉸鏈(3)為支點(diǎn)的第一杠桿(9)和第二杠桿(10),所述第一杠桿(9)和第二杠桿(10)的另一端為一體化設(shè)計(jì)的半菱形結(jié)構(gòu)(11)，所述半菱形結(jié)構(gòu)(11)的長(zhǎng)軸兩端分別與第一杠桿(9)和第二杠桿(10)連接，以實(shí)現(xiàn)位移兩級(jí)放大，在所述半菱形結(jié)構(gòu)(11)的頂端為一體化設(shè)計(jì)的方形力輸出平臺(tái)(12)，所述壓電堆(8)的極化方向與第一杠桿(9)和第二杠桿(10)垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半菱形結(jié)構(gòu)的壓電位移放大機(jī)構(gòu)，其特征在于:在底座(I)開(kāi)有方便所述壓電位移放大機(jī)構(gòu)固定的兩個(gè)圓孔(13)。
【文檔編號(hào)】H01L41/09GK104037319SQ201410239747
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】許翔鵬, 徐明龍, 敬子建, 邵恕寶 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)