本发明专利技术公开了一种单相压电驱动的可变光阑装置，装置包括压电作动器、动圈、遮光片、基座。压电作动器包括压电定子、滚柱、左右固定板、上下导热片、弹簧片、弹簧块；压电定子由单相正弦电压直接驱动，驱动足与动圈滑槽直接接触，通过摩擦效应将驱动足的椭圆运动转换为动圈的转动运动；压电定子侧壁与滚柱直接接触，滚柱、左右固定板、弹簧片、弹簧块对压电定子起到了变形限位作用；动圈与遮光片铰接连接，通过动圈的转动带动遮光片周向转动，从而实现通光孔径的扩大或者收缩；基座上装有两个轴承，起到限位作用；电机端盖与基座通过螺栓连接；本发明专利技术减小了光阑的体积，具有结构紧凑、控制简单、响应快、精度高的特点。精度高的特点。精度高的特点。
【技术实现步骤摘要】
一种单相压电驱动的可变光阑装置
[0001]本专利技术属于航空航天光学仪器领域，尤其涉及一种单相压电驱动的可变光阑装置。
技术介绍
[0002]为了获得清晰的图像需要使光学系统在适应景物照度的变化下实现最佳曝光，调光机构便是其中不可缺少的组成部分，它与成像质量有着密切的关系。可变光阑是常用的调光装置，用以控制成像面的照度。目前可变光阑主要由遮光片、光阑动圈、光阑定圈组成，遮光片与动圈铰接连接，通过动圈与环形凸台的相对转动带动遮光片的转动，从而调节光阑孔径大小，调节进入镜头的光通量，使像平面获得适当的照度。
[0003]现有技术中，主要存在电磁电机驱动、超声电机驱动两种驱动方法来调节可变光阑。电磁电机作为驱动源，常采用蜗轮蜗杆传动或是齿轮传动控制通光孔径大小，这导致整体结构较为复杂、传动精度低、使用寿命短，且存在电磁干扰，不能应用于电磁场较强的工作环境。另一种是以超声电机作为驱动源，存在着装置体积较大、连接部件较多且无法做到精密控制等问题。
[0004]压电作动器是一种新型作动器，对压电材料施加电压，由于逆压电效应定子产生椭圆运动，通过定子与转子的直接接触，将定子的椭圆振动转化为摩擦驱动力，驱动转子进行转动。压电作动器具有结构紧凑、控制简单、质量轻、响应快、精度高等独特的优点，在医学、航空航天等领域的光学系统上具有极大的应用价值。但大多数单相压电作动器只能实现单方向运行，在需要改变运行方向的场合难以应用。
技术实现思路
[0005]本专利技术目的在于提供一种单相压电驱动的可变光阑装置,以解决现有可变光阑存在的装置体积大、精度低技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的具体技术方案如下：
[0007]一种单相压电驱动的可变光阑装置，包括基座、遮光片、动圈、压电作动器；
[0008]所述压电作动器包括压电定子；
[0009]所述压电定子顶部中心处设有驱动足；
[0010]所述基座包括上半部分和下半部分；
[0011]所述基座上半部分为圆环形，中间设有圆形通光孔，圆环内圈设有环形凸台，环形凸台上均匀分布导向滑槽用于限定遮光片的运动；在其外圈处设有凹槽用于放置轴承，凹槽中间设有立轴，用于固定轴承；凹槽中的轴承与压电定子驱动足共同限定动圈自由度；所述立轴与轴承之间采取过盈配合；
[0012]所述基座下半部分为压电作动器固定槽；所述压电作动器固定槽用于放置压电定子；
[0013]所述动圈呈圆环形，中间为通光孔且与基座通光孔同轴；所述动圈上端面周向均
匀设有通孔；
[0014]所述动圈侧壁周向设有U型环槽，U型环槽底面与所述轴承紧密接触，轴承在U型环槽内作相对自由滑动，与所述压电定子驱动足共同对动圈起到限位作用，使得动圈只保留旋转自由度；
[0015]所述驱动足与所述动圈U型环槽底面紧密接触，起到驱动与定位作用；
[0016]所述遮光片为环状扇形片结构，其一端的上端面上设有铰接圆柱，另一端的下端面设有滑块圆柱；所述遮光片上端面的铰接圆柱与所述动圈上对应的通孔铰接，下端面的滑块圆柱与所述基座对应的导向滑槽相配合，使得遮光片能够作周向转动。
[0017]进一步的，压电作动器还包括左固定板和右固定板；
[0018]所述左固定板放置在压电作动器固定槽内，设置在压电定子的左边；所述右固定板放置在压电作动器固定槽内，设置在压电定子的右边；所述左固定板和右固定板用于限定压电定子位置。
[0019]进一步的，左固定板设有左滚柱槽，右固定板上设有右滚柱槽；所述左滚柱槽和右滚柱槽中固定有滚柱，且压电定子侧壁与滚柱外圆面紧密接触，压电定子产生微量位移，与滚柱产生相对滑动。
[0020]进一步的，压电作动器还包括弹簧片，所述弹簧片放置在压电作动器固定槽的左侧壁与左固定板之间，用于施加侧向预压力；
[0021]所述弹簧片底部平面与压电作动器固定槽的左侧壁紧密粘贴，且左固定板与弹簧片顶部曲面紧密接触。
[0022]进一步的，右固定板与压电作动器固定槽的右凹槽侧壁紧密粘贴。
[0023]进一步的，压电作动器还包括弹簧块，所述弹簧块底面与压电作动器固定槽底面紧密粘贴，顶面与压电定子底面紧密接触。
[0024]进一步的，压电定子为矩形。
[0025]进一步的，还包括电机端盖，所述基座下半部分四周设有第一螺纹孔用于固定电机端盖；
[0026]所述电机端盖设有与固定螺栓对应的第二螺栓孔，与基座的第一螺栓孔通过固定螺栓连接。
[0027]进一步的，所述电机端盖底部设有凸起，对压电作动器起到固定作用。
[0028]进一步的，所述压电作动器还包括上导热片和下导热片；
[0029]所述上导热片设置在压电定子的上端面，所述下导热片设置在压电定子下端面，以便压电定子散热；
[0030]所述压电定子与上导热片和下导热片采用树脂紧密粘贴在一起，且下导热片的下端面与压电作动器固定槽的端面紧密粘贴。
[0031]本专利技术的一种单相压电驱动的可变光阑装置，具有以下优点：
[0032](1)本专利技术结构简单，没有采用蜗轮蜗杆或者齿轮等传动机构，而是直接驱动动圈带动遮光片转动，改变通光孔径大小，降低了装置质量，因此本专利技术具有体积小、重量轻等特点。
[0033](2)本专利技术采用压电材料的逆压电效应，通过驱动足与动圈之间的摩擦耦合传动将材料的微小变形共振放大，转换为动圈的转动运动。驱动足与动圈的摩擦传动具有较大
的保持扭矩，能够做到断电自锁，且电磁兼容性好，因此本专利技术具有较高的可靠性。
[0034](3)本专利技术采用压电材料的逆压电效应，压电作动器响应时间在毫秒级别，且在往复运动时无惯性，因此，本专利技术光阑装置能够达到毫秒级响应速度及纳米级精确定位，且具有较大的动态范围。
[0035](4)本专利技术只需要单相交流电驱动，通过选择顺时针信号或者逆时针信号，可以实现电机的正向驱动或反向驱动，实现通光孔径的放大与收缩。
附图说明
[0036]图1为本专利技术的一种单相压电驱动的可变光阑装置的部分剖结构示意图；
[0037]图2为本专利技术的一种单相压电驱动的可变光阑装置的爆炸图；
[0038]图3是本专利技术中基座的结构示意图；
[0039]图4是本专利技术中左固定板的结构示意图；
[0040]图5是本专利技术中压电定子的结构示意图；
[0041]图6是本专利技术中压电定子激励方法的示意图；
[0042]图7是本专利技术中右固定板的结构示意图；
[0043]图8是本专利技术中电机端盖的结构示意图；
[0044]图9是本专利技术中动圈的结构示意图；
[0045]图10是本专利技术中遮光片的结构示意图。
[0046]图中标记说明：1、基座；2、左固定板；3、上导热片；4、弹簧片；5、滚柱；6、弹簧块；7、压电定子；8、右固定板；9、下导热片；10、电机端盖；11、固定螺栓；12、轴承；13、动圈；14、遮光片；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种单相压电驱动的可变光阑装置，其特征在于，包括基座(1)、遮光片(14)、动圈(13)、压电作动器；所述压电作动器包括压电定子(7)；所述压电定子(7)顶部中心处设有驱动足(701)；所述基座(1)包括上半部分和下半部分；所述基座(1)上半部分为圆环形，中间设有圆形通光孔，圆环内圈设有环形凸台(105)，环形凸台(105)上均匀分布导向滑槽(106)用于限定遮光片(14)的运动；在其外圈处设有凹槽(103)用于放置轴承(12)，凹槽(103)中间设有立轴(104)，用于固定轴承(12)；凹槽(103)中的轴承(12)与压电定子驱动足(701)共同限定动圈(13)自由度；所述立轴(104)与轴承(12)之间采取过盈配合；所述基座(1)下半部分为压电作动器固定槽(102)；所述压电作动器固定槽(102)用于放置压电定子(7)；所述动圈(13)呈圆环形，中间为通光孔且与基座(1)通光孔同轴；所述动圈(13)上端面周向均匀设有通孔(1302)；所述动圈(13)侧壁周向设有U型环槽(1303)，U型环槽(1303)底面与所述轴承(12)紧密接触，轴承(12)在U型环槽(1303)内作相对自由滑动，与所述压电定子驱动足(701)共同对动圈起到限位作用，使得动圈(13)只保留旋转自由度；所述驱动足(701)与所述动圈U型环槽(1303)底面紧密接触，起到驱动与定位作用；所述遮光片(14)为环状扇形片结构，其一端的上端面上设有铰接圆柱(1402)，另一端的下端面设有滑块圆柱(1401)；所述遮光片(14)上端面的铰接圆柱(1402)与所述动圈(13)上对应的通孔(1302)铰接，下端面的滑块圆柱(1401)与所述基座(1)对应的导向滑槽(106)相配合，使得遮光片(14)能够作周向转动。2.根据权利要求1所述的单相压电驱动的可变光阑装置，其特征在于，所述压电作动器还包括左固定板(2)和右固定板(8)；所述左固定板(2)放置在压电作动器固定槽(102)内，设置在压电定子(7)的左边；所述右固定板(8)放置在压电作动器固定槽(102)内，设置在压电定子(7)的右边；所述左固定板(2)和右固定板(8)用于限定压电定子(7)位置。3.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹腾，李新顺，吴大伟，李晓牛，王伯权，温智益，刘瑞轩，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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