一种多足压电马达及控制方法技术

技术编号：40160378 阅读：21 留言：0更新日期：2024-01-26 23:34

本发明专利技术公开了一种多足压电马达及控制方法，压电定子部分采用多个压电驱动足，通过调控施加在压电本体上的激励电压来控制多个驱动足的交替协调运动，进而推动滑块运动。由于多个驱动足的交替协调运动，极大地提高了压电马达的输出速度、带载能力和功率密度；其定子部分仅由压电本体和多个驱动足组成，结构简单、制备方便，且可以微型化，适用于微小型精密驱动系统，此外，由于多足压电马达性能的提高，大大降低了马达的装配要求；本发明专利技术所提供的多足压电马达多足结构的设计，其设计灵活度高，可以根据实际需求，对马达的驱动足个数及位置进行调控，也可通过调控激励电压来实现不同的驱动模式。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于压电驱动，具体涉及一种多足压电马达及控制方法。

技术介绍

1、目前，高精度的定位及驱动技术已经广泛应用于高科技产业，如航空航天、微电子产业、生物操纵、机器人以及消费电子等领域。传统的电磁马达依靠电磁感应原理工作，其具有复杂的结构、易受电磁干扰，并且电磁马达存在尺寸与能效之间的矛盾，因此无法实现小型化、高精度、大驱动力和断电自锁等功能。

2、压电马达利用压电材料的逆压电效应，将电能转化为机械能，然后通过定子和转子之间的摩擦耦合，实现转子宏观运动的输出，因此压电马达拥有响应速度快、功率密度高、位移分辨率高、抗电磁干扰、能够断电自锁等特性。而目前已知的微小型压电马达大多采用一个驱动足进行驱动，导致压电马达驱动力不足，功率密度低，难以实现微小型系统中全行程、大驱动力的直线运动。

3、为了解决压电马达大行程、大驱动力的问题，专利号为cn201510428084.3、专利技术名称为“多工作模式复合型悬臂多足压电驱动器”的授权专利技术专利中提出了一种多工作模式复合型悬臂多足压电马达。该马达定子部分需要多个弯曲换能器对称分布在基座的两侧，并且每个弯曲换能器包括压电陶瓷组、螺柱、前端盖、驱动足和电极，此外其结构为夹心式结构，因此其结构复杂，难以实现微小型化，不能应用于微小型精密驱动系统。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种多足压电马达，兼具简单紧凑的结构和多驱动足，旨在解决上述压电马达行程短、驱动力小、功率密度低、结构复杂、难以小型化等问题。

2、一种多足压电马达，包括压电定子、滑块、夹持结构、预紧力结构和固定底座；

3、压电定子通过夹持结构固定于固定底座上，压电定子的一侧设置有多个间隔设置的驱动足，滑块可滑动设置于固定底座上，压电定子一侧的驱动足与滑块一侧接触，预紧力结构设置于夹持结构上为压电定子的驱动足与滑块接触提供预紧力，每个驱动足底部对应设置一组电极层，相邻两个电极层接不同相位角的激励电压。

4、优选的，压电定子包含压电本体，驱动足固定于压电本体一侧，压电本体的一侧设置间隔设置的多个电极层，每个电极层上设置一个驱动足，压电本体的另一侧设置有全电极层。

5、优选的，压电定子包含多个串联的压电本体，位于多个压电本体的同一侧的压电本体上设置一个电极层，每个电极层上设置一个驱动足，位于多个压电本体的另一侧设置有连接全电极层，全电极层与每个压电本体连接。

6、优选的，相邻两个压电本体的极化方向相同或相反。

7、优选的，压电本体采用单层压电片、多个压电片层叠、或者多层压电片共烧而成。

8、优选的，压电本体采用多个压电片层叠，多层压电片外侧面通过外电极方式将内部同一端电极短接形成两个电极。

9、优选的，所述驱动足202形状为半球、半圆柱或圆柱状。

10、优选的，电极层的制备方式采用热蒸发、磁控溅射、电子束蒸发或丝网印刷方式制备。

11、一种多足压电马达的控制方法，包括以下步骤：

12、为压电定子上相邻两个驱动足底部对应的电极层接不同相位角的激励电压，通过两路激励电压的调控，使得压电定子上的驱动足产生相互正交的振动模态，控制第一组驱动足和第二组驱动足端部依次交替产生椭圆运动。

13、优选的，相邻两个驱动足底部对应的电极层激励电压的相位角相差九十度。

14、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：

15、本专利技术提供一种多足压电马达，包括压电定子、滑块、夹持结构、预紧力结构和固定底座；压电定子通过夹持结构固定于固定底座上，压电定子的一侧设置有多个间隔设置的驱动足，滑块可滑动设置于固定底座上，压电定子一侧的驱动足与滑块一侧接触，每个驱动足底部对应设置一组电极层，相邻两个电极层接不同相位角的激励电压，本专利技术通过对电极面不同电极区域的划分，给压电本体施加具有相位差的多路激励电压，激发压电定子产生正交耦合振动模态，驱使多个驱动足端部交替依次产生椭圆运动，以达到多个驱动足交替依次驱动动子的目的。压电定子的一侧设置有多个间隔设置的驱动足，通过多路具有相位差的激励电压进行调控，使得压电马达获得了长行程、大驱动力、高功率密度的优势。所提出压电马达结构简单、制备方便，因此可降低马达装配的复杂度，可以使得压电马达微型化并用于微小型精密驱动系统，由于多个驱动足的交替协调运动，极大地提高了压电马达的输出速度、带载能力和功率密度。

16、优选的，预紧力机构确保预紧力均匀的施加到压电定子上，以此保证压电定子多个驱动足均与动子有良好的接触。

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【技术保护点】

1.一种多足压电马达，其特征在于，包括压电定子(101)、滑块(102)、夹持结构(103)、预紧力结构(104)和固定底座(105)；

2.根据权利要求1所述的一种多足压电马达，其特征在于，压电定子(101)包含压电本体(201)，驱动足(202)固定于压电本体(201)一侧，压电本体(201)的一侧设置间隔设置的多个电极层，每个电极层上设置一个驱动足(202)，压电本体(201)的另一侧设置有全电极层。

3.根据权利要求1所述的一种多足压电马达，其特征在于，压电定子(101)包含多个串联的压电本体(201)，位于多个压电本体(201)的同一侧的压电本体(201)上设置一个电极层，每个电极层上设置一个驱动足(202)，位于多个压电本体(201)的另一侧设置有连接全电极层，全电极层与每个压电本体(201)连接。

4.根据权利要求3所述的一种多足压电马达，其特征在于，相邻两个压电本体的极化方向相同或相反。

5.根据权利要求2或3所述的一种多足压电马达，其特征在于，压电本体采用单层压电片、多个压电片层叠、或者多层压电片共烧而成。

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【技术特征摘要】

1.一种多足压电马达，其特征在于，包括压电定子(101)、滑块(102)、夹持结构(103)、预紧力结构(104)和固定底座(105)；

4.根据权利要求3所述的一种多足压电马达，其特征在于，相邻...

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔宇，任凯乐，李飞，靳浩楠，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：

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