申请/专利权人：燕山大学

申请日：2021-08-10

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN113691160B

主分类号：H02N2/10

分类号：H02N2/10;H02N2/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2021.12.10#实质审查的生效;2021.11.23#公开

摘要：本发明提供一种三自由度旋转惯性压电电机，其包括上定子、上预紧垫片、主体圆筒、下预紧垫片、下定子、球形转子以及预紧螺栓，上定子、上预紧垫片、主体圆筒、下预紧垫片以及下定子从上往下依次设置并借助于预紧螺栓进行连接，球形转子设置在主体圆筒内部；其中上定子和下定子结构上相同，上预紧垫片与下预紧垫片结构上相同，整体呈三明治式结构。通过旋转上下预紧螺栓来调整定子与球形转子之间的预紧力；压电陶瓷片正对的均匀的分布于定子的上下表面，一个定子共粘贴有16个压电陶瓷片；上下定子的8个驱动足分别与球形转子相切接触。本发明的压电电机结构紧凑，体积小，能实现三自由度旋转运动。

主权项：1.一种三自由度旋转惯性压电电机，其特征在于：其包括上定子、上预紧垫片、主体圆筒、下预紧垫片、下定子、球形转子以及预紧螺栓，所述上定子、上预紧垫片、主体圆筒、下预紧垫片以及下定子从上往下依次设置并借助于预紧螺栓进行连接，所述球形转子设置在所述主体圆筒内部，所述上定子和下定子均包括多个驱动足、金属基板、板簧以及压电陶瓷片，所述多个驱动足沿金属基板靠近转子的侧面圆周呈一定角度均匀对称分布并与金属基板一体成型，所述压电陶瓷片在所述金属基板的上侧和下侧成对设置，且成对的压电陶瓷片均匀的对称分布于金属基板的圆周上，每一对压电陶瓷片与相对应的激励电源连接；所述金属基板包括板簧、内环和外环，所述板簧分别连接内环和外环；所述板簧均匀的分布于内环和外环之间；所述上预紧垫片和下预紧垫片通过预紧螺栓的扭转使得定子与转子之间形成一定的预紧力；所述主体圆筒上设置有螺纹孔和出线孔，所述预紧螺栓用于与主体圆筒的螺纹孔连接且与定子表面接触，并向上定子、转子以及下定子之间施加竖直的预压力；所述转子分别与上定子和下定子的驱动足相切接触，驱动足基于惯性粘滑原理驱动转子旋转；上定子和下定子的金属基板上驱动足所在平面的压电陶瓷片的变形用于产生电机绕x,y轴的旋转，上定子和下定子的金属基板驱动足所在平面相对面的压电陶瓷片用于产生电机绕z轴的旋转；当电机需要绕x,y轴旋转时，首先给驱动足所在平面的压电陶瓷片施加激励信号，当激励信号处在0-t1时刻时，压电陶瓷片缓慢收缩，带动金属基板向转子方向弯曲，从而带动驱动足向转子方法运动，通过摩擦带动转子旋转，当激励信号处于t1-t2时刻时，压电陶瓷片快速恢复，此时驱动足和转子具有加速度以及惯性力，惯性力与驱动足和转子之间的摩擦力之和大于压电陶瓷片的恢复力，转子在一个信号周期下会旋转一定的角度，之后通过施加连续的激励信号产生连续的旋转；当电机需要绕z轴旋转时，首先给驱动足所在平面相对面的压电陶瓷片施加激励信号，0-t1时刻时压电陶瓷片缓慢变形带动驱动足缓慢周向偏移，通过摩擦带动转子沿z轴旋转，t1-t2时刻时，压电陶瓷片快速恢复，此时驱动足和转子具有周向加速度和相反的惯性力，此时驱动足和转子的摩擦力与惯性力之和大于压电陶瓷片的恢复力，转子在一个周期会绕z轴旋转一定的角度，通过施加连续的激励信号会产生连续的旋转。

全文数据：

权利要求：

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