【摘要】：為了解決宏微驅(qū)動(dòng)直線壓電電機(jī)微驅(qū)動(dòng)位移較小、對(duì)宏動(dòng)定位誤差的補(bǔ)償能力不足的問(wèn)題,提出一種宏微驅(qū)動(dòng)鈸型直線壓電電機(jī)。采用鈸型復(fù)合壓電疊堆為驅(qū)動(dòng)單元替換壓電陶瓷片組成的壓電疊堆,實(shí)現(xiàn)軸向位移的一次放大,通過(guò)彈性撥齒的柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)將鈸型壓電疊堆輸出的微位移二次放大。該電機(jī)可在特定的驅(qū)動(dòng)頻率、工作電壓和相位差下實(shí)現(xiàn)振子振動(dòng)模態(tài)下的超聲驅(qū)動(dòng),也可以通過(guò)微位移放大機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)靜態(tài)變形的微驅(qū)動(dòng)(蠕動(dòng))。建立了該直線壓電電機(jī)的三維有限元模型,利用有限元軟件分別對(duì)彈性撥齒、鈸型壓電疊堆和復(fù)合振子進(jìn)行靜力學(xué)分析和靜態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)。有限元仿真表明:基于柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的彈性撥齒經(jīng)過(guò)優(yōu)化后,最小剛度小于鈸型壓電疊堆的最小剛度;在相同條件下,優(yōu)化后鈸型壓電疊堆沿軸向方向的靜態(tài)變形量比由壓電陶瓷片組成的壓電疊堆的靜態(tài)變形量提高了8.45倍;采用基于柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)的彈性撥齒和鈸型壓電疊堆組成的復(fù)合振子的撥齒質(zhì)點(diǎn)沿水平方向的靜態(tài)位移量比優(yōu)化前提高了12.1%,大幅提高了微驅(qū)動(dòng)對(duì)宏動(dòng)定位誤差的補(bǔ)償能力,為壓電電機(jī)微驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供依據(jù)。

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