专利名称：一种压电式扭转驱动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械工程中产生扭转运动的驱动器，特别涉及一种压电式 扭转驱动器。
背景技术：
扭转驱动器是能够产生并输出扭转运动的驱动器。传统的扭转驱动器多采 用电磁结构，具有输出扭矩大，调速性能好的优点，在驱动领域中获得了广泛 的应用。但电磁式扭转驱动器由于结构复杂，因此尺寸较大，很难微型化，并 且由于磁泄漏的存在，在应用时受到一定的限制。因此，采用新原理、新方法 的制作扭转驱动器成为近年来研究热点。
现有的压电式扭转驱动器，如中国专利CN1434227A中公开的压电智能扭 振控制杆，使用压电材料的直接变形输出扭矩，只能用来调整特定机构上的扭 矩，无法形成通用的产品；中国专利CN1448643A中公开的瓦形压电片智能扭 振控制杆，采用压电片附着在扭振杆表面的方法调整振动，压电片需根据扭振 杆的尺寸等因素确定，也无法满足通用性的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种压电式扭转驱动器，使用压电材料的逆压电效应 来产生扭转运动，以克服现有电磁驱动器结构复杂、磁泄漏大的缺点，同时克 服现有压电式扭转驱动器通用性差的缺点。
为实现上述目的本发明采用的技术方案如下一种压电式扭转驱动器，所述驱动器包括基座1和通过固定螺钉8与其相
连的外壳6，基座1的中心有一基座通槽9，并在基座通槽9的垂直方向有螺纹 孔14，外壳6通过固定螺钉8旋入螺纹孔14与基座1相连；运动转换盘4中心 有一通槽ll;压电材料粘接片2的一端置于基座通槽9中，另一端置于通槽ll 中；在通槽ll的两侧有四个沿通槽方向对称分布的内螺纹孔12，紧定螺钉3旋 于其中；在所述运动转换盘4上连接有输出轴5。
本发明所述的压电式扭转驱动器其紧定螺钉3是前端为球面的螺钉。 本发明所述的压电式扭转驱动器其紧定螺钉3与压电材料粘接片2之间的 松紧程度可通过紧定螺钉3的螺纹13的旋入深度调节。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果采用本发明提供的 压电式扭转驱动器，具有机械结构简单，体积小；功耗低，能量密度高；磁泄 漏少，抗电磁干扰能力强；控制电路简单，使用成本低；响应速度快，噪音小， 通用性强等优点。
图1是压电式扭转驱动器的俯视图； 图2是压电式扭转驱动器沿A-A'方向的剖面图； 图3是压电式扭转驱动器沿B-B'方向的剖面图； 图4是压电材料粘接片粘接方式示意图； 图5是运动转换盘主视图； 图6是运动转换盘左视图； 图7是紧定螺钉示意图； 图8是基座示意图。
具体实施例方式
下面参照附图对本发明的原理、结构和工作过程作进一步的说明。
图1是压电式扭转驱动器的俯视图(半剖)，图2是压电式扭转驱动器沿 A-A'方向的剖面图，图3是压电式扭转驱动器沿B-B'方向的剖面图，所述驱 动器由基座l，压电材料粘接片2，紧定螺钉3，运动转换盘4，输出轴5，外壳 6，轴承7以及固定螺钉8组成；所述压电材料粘接片2的粘接方式如图4所示， 箭头方向为压电材料的极化方向，两片压电材料片中间的部分为金属箔引出电 极16;图5为所述运动转换盘4的主视图，图6为其左视图，所述运动转换盘 4具有通槽11用以插入所述压电材料粘接片2，并在其两侧翼上具有内螺纹孔 12用于固定及调节所述紧定螺钉3的预紧程度；所述紧定螺钉3结构如图7所 示，其前端为球面IO，用以传递压电材料粘接片弯曲产生的变形，其侧面具有 螺纹13;所述基座l的结构如图8所示，其中部具有基座通槽9，用以安装和 夹紧压电材料粘接片2，并在与基座通槽9垂直方向上有螺纹孔14，用以将基 座1与外壳6通过旋入其中的固定螺钉8连接在一起。
装配时，先使所述压电材料粘接片2的一端固定于所述基座1的基座通槽9 内，将四枚紧定螺钉3旋入所述运动转换盘4的四个内螺纹孔12内，但相对的 两球面10应留有一定的间隙，此间隙应大于所述压电材料粘接片2的厚度。将 所述运动转换盘4沿径向方向插入所述压电材料粘接片2的顶端，确保所述运 动转换盘4的通槽11的底部与所述压电材料粘接片2的顶端留有一定的间隙。 调节四枚紧定螺钉3的螺纹13的旋入深度，保证所述紧定螺钉3的球面10与 所述压电材料粘接片2充分接触，不留间隙。安装所述输出轴5，并同时安装固 定在外壳6上的轴承7，并将外壳6与基座1使用固定螺钉8固定在一起，装配即完成。
如图4所示，在所述压电材料粘接片2的表面15以及中间引出的电极16 上接通所施加的电压，本驱动器即可使用。由于压电材料的压电效应，使得两 片压电材料粘接片朝着相反的方向弯曲，在径向方向上即实现扭转，该扭转运 动经所述紧定螺钉3传递给所述运动转换盘4，带动所述输出轴5扭转一个角度， 输出扭转运动。
本发明通过在所述压电材料粘接片2上施加相反方向的电压，所述驱动器 即可实现两个相反方向的扭转运动输出。
权利要求
1. 一种压电式扭转驱动器，其特征在于所述驱动器包括基座(1)和通过固定螺钉(8)与其相连的外壳(6)，基座(1)的中心有一基座通槽(9)，并在基座通槽(9)的垂直方向有螺纹孔(14)，外壳(6)通过固定螺钉(8)旋入螺纹孔(14)与基座(1)相连；运动转换盘(4)中心有一通槽(11)；压电材料粘接片(2)的一端置于基座通槽(9)中，另一端置于通槽(11)中；在通槽(11)的两侧有四个沿通槽方向对称分布的内螺纹孔(12)，紧定螺钉(3)旋于其中；在所述运动转换盘(4)上连接有输出轴(5)。
2. 根据权利要求1所述的压电式扭转驱动器，其特征在于，所述紧定螺钉 (3)是前端为球面的螺钉。
3. 根据权利要求l所述的压电式扭转驱动器，其特征在于，所述紧定螺钉 (3)与所述压电材料粘接片(2)之间的松紧程度可通过紧定螺钉(3)的螺纹 (13)的旋入深度调节。
全文摘要
本发明涉及一种机械工程中产生扭转运动的驱动器，特别涉及一种压电式扭转驱动器，其组成包括基座，压电材料粘接片，紧定螺钉，运动转换盘，输出轴以及外壳。基座中心有一通槽，固定两片压电材料粘接片的一端，压电材料粘接片的另一端使用紧定螺钉将运动传递给运动转换盘，紧定螺钉通过螺纹或过盈连接与运动转换盘相连，且应保证压电粘接片与紧定螺钉间没有间隙，运动转换盘的顶部与输出轴相连，外壳通过轴承固定输出轴。采用本发明提供的压电式扭转驱动器，具有机械结构简单，体积小；功耗低，能量密度高；磁泄漏少，抗电磁干扰能力强；控制电路简单，使用成本低；响应速度快，噪音小，通用性强等优点。
文档编号H02N2/10GK101453176SQ20071017834
公开日2009年6月10日 申请日期2007年11月29日 优先权日2007年11月29日
发明者天 丘, 莹 刘, 刘向锋, 刘大伟, 志 高 申请人:清华大学