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申请/专利权人：安徽工业大学

摘要：本发明公开了一种夹心式单相驱动旋转型压电作动器及其工作方法，其中，包括定子、第一转子和第二转子；定子包括压电复合梁和驱动圆环；压电复合梁包含变幅梁、前梁、后梁、第一连接梁、第二连接梁、扭振模块、弯振模块和预紧螺栓。压电作动器通过激励出驱动圆环两个同阶且有π2空间相位差的面外弯曲振动，分别使驱动圆环上驱动齿进行两个方向的振动，再通过摩擦作用带动转子实现正反转动。本发明采用单相电压驱动，控制电路更为简单，同时具有较高的输出性能、简单的结构以及较低的成本等优点，可以在真空强磁场的环境下工作。

主权项：1.一种夹心式单相驱动旋转型压电作动器，其特征在于，包括定子、第一转子和第二转子；所述定子包括压电复合梁和驱动圆环；所述驱动圆环呈圆环状且两侧端面上均周向均匀设有k个驱动齿，且两侧端面上的驱动齿一一对称，k为大于等于3的自然数；所述压电复合梁包含变幅梁、前梁、后梁、第一连接梁、第二连接梁、扭振模块、弯振模块和预紧螺栓；所述扭振模块包含夹持片、以及第一至第四扭振压电陶瓷片；所述第一至第四扭振压电陶瓷片结构相同，呈正方形，中心设有用于和所述预紧螺栓相配合的通孔，均包含两个扭振单元；所述两个扭振单元的分界线经过扭振压电陶瓷片的中心且平行于扭振压电陶瓷片的一边，沿分界线方向极化且极化方向相反；所述夹持片和第一扭振压电陶瓷片形状相同，中心设有和所述预紧螺栓相配合的通孔，两侧对称设有用于和外界固连的耳片；第一扭振压电陶瓷片、第二扭振压电陶瓷片、夹持片、第三扭振压电陶瓷片、第四扭振压电陶瓷片依次层叠，第一、第四扭振压电陶瓷片的分界线共面且极化方向相反，第二、第三扭振压电陶瓷片的分界线共面且极化方向相反，第一、第二扭振压电陶瓷片的分界线相互垂直；所述弯振模块包含第一至第四弯振压电陶瓷片；所述第一至第四弯振压电陶瓷片结构相同，呈正方形，面积小于等于第一扭振压电陶瓷片，中心设有用于和所述预紧螺栓相配合的通孔，均采用双分区压电陶瓷片；两个分区的分界线经过弯振压电陶瓷片的中心且平行于弯振压电陶瓷片的一边，沿厚度方向极化且极化方向相反；第一弯振压电陶瓷片、第二弯振压电陶瓷片层叠形成第一弯振单元，第三弯振压电陶瓷片、第四弯振压电陶瓷片层叠形成第二弯振单元，第一至第四弯振压电陶瓷片分界线共面，第一、第二弯振压电陶瓷片极化方向相反，第三、第四弯振压电陶瓷片极化方向相反，第二、第三弯振压电陶瓷片极化方向相同；所述变幅梁为正四棱台，其面积较大的一端端面形状和第一扭振压电陶瓷片形状相同，面积较小的一端和所述驱动圆环的侧壁固连，变幅梁的轴线经过驱动圆环的中心，且驱动圆环的轴线平行于变幅梁面积较大的一端端面的一条边长；所述前梁、后梁结构均为横截面和第一弯振压电陶瓷片形状相同的正四棱柱，其中，后梁沿轴线设有用于和所述预紧螺栓相配合的通孔；前梁一端设有用于和所述预紧螺栓相配合的螺纹盲孔，另一端和所述变幅梁面积较大的一端对应同轴固连；所述第一连接梁、第二连接梁结构相同，均包含第一连接部和第二连接部，其中，第一连接部为横截面和第一弯振压电陶瓷片形状相同的正四棱柱，第二连接部为横截面和第一扭振压电陶瓷片形状相同的正四棱柱，第一连接部、第二连接部同轴固连且沿轴线均设有用于和所述预紧螺栓相配合的通孔；所述预紧螺栓依次穿过后梁、第一弯振单元、第一连接梁的第一连接部、第一连接梁的第二连接部、扭振模块、第二连接梁的第二连接部、第二连接梁的第一连接部、第二弯振单元后和前梁上的螺纹盲孔螺纹相连，将第一弯振单元、第一连接梁、扭振模块、第二连接梁、第二弯振单元、前梁夹紧在后梁和前梁之间，使得第一弯振单元、第二弯振单元位于压电复合梁的弯曲振动的波峰或波谷处，扭振模块位于压电复合梁的扭转振动的节点处；所述压电复合梁用于输出弯曲振动或扭转振动激励出驱动圆环的面外弯曲振动，所述驱动圆环两侧端面上的驱动齿均不在面外弯曲振动的波峰、波谷或节点上；所述第一转子、第二转子结构相同，呈圆环状，对称设置在驱动圆环两侧，分别和驱动圆环两侧端面上的驱动齿相抵，和外界相连且由外界施加预压力，用于输出扭矩。

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