本實用新型涉及一種基于壓電纖維的粘滑旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器,屬于微納精密驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)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(lǐng)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：

為了實現(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粘滑旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器。

本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

基于壓電纖維的粘滑旋轉(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，定子固定在預緊力加載平臺上，與轉(zhuǎn)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(qū)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(qū)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(chǎn)生的摩擦驅(qū)動力，通過驅(qū)動頭傳遞到轉(zhuǎn)子上，驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。

所述的定子，預緊前呈T形，驅(qū)動頭與轉(zhuǎn)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(qū)動頭與轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，厚度為b的壓電纖維I粘在柔性懸臂梁的右側(cè)，壓電纖維II粘在柔性懸臂梁的左側(cè)，驅(qū)動頭設置在柔性懸臂梁的端部，驅(qū)動頭與轉(zhuǎn)子彈性接觸，驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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(cè)，預緊后，通過驅(qū)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(chǎn)生摩擦驅(qū)動力，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，精度高，行程大。

附圖說明

下面結(jié)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(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(qū)動原理示意圖；

圖5所示為本實用新型的驅(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、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(qū)動頭；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。

本實施方式提供一種基于壓電纖維的粘滑旋轉(zhuǎn)驅(qū)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(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)固定在預緊力加載平臺(2)上，與轉(zhuǎn)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(qū)動頭(3-5)組成。

所述的定子(3)，預緊前呈T形，驅(qū)動頭(3-5)與轉(zhuǎn)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(qū)動頭(3-5)與轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，厚度為b的壓電纖維I(3-3)粘在柔性懸臂梁(3-2)的右側(cè)，壓電纖維II(3-4)粘在柔性懸臂梁(3-2)的左側(cè)，驅(qū)動頭(3-5)設置在柔性懸臂梁(3-2)的端部，驅(qū)動頭(3-5)與轉(zhuǎn)子(4)彈性接觸，驅(qū)動轉(zhuǎn)子(4)轉(zhuǎn)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(qū)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(chǎn)生的摩擦驅(qū)動力，通過驅(qū)動頭(3-5)傳遞到轉(zhuǎn)子(4)上，驅(qū)動轉(zhuǎn)子(4)轉(zhuǎn)動。