双向驱动压电作动器结构设计

作者：刘雪瑞; 黄卫清; 王寅; 孙梦馨

来源：振动.测试与诊断, 2017, 37(06): 1175-1280.

DOI：10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2017.06.016

• 叠层压电陶瓷
• 微位移放大机构
• 双向驱动
• 迟滞效应

为了实现叠层压电作动器双向驱动、提高作动行程的目的,设计了利用三角位移放大原理的双向驱动压电作动器。分析了作动机构的运动及放大机理,建立了作动器的输出位移的理论模型和有限元静力模型。样机输出特性试验结果显示:压电作动器的位移放大倍数达5.45,与有限元仿真得到的放大倍数5.71以及解析计算得到的5.76倍相对偏差分别是4.77%和5.69%;驱动器在幅值为200 V正弦电压的激励下,作动行程达105.5μm,作动行程与电压幅值具有很高的线性度(相关程度R2=0.997),且有很高的重复精度;作动器的输出特性受频率影响较小,频率每升高10 Hz,作动振幅减小0.04μm;放大机构的迟滞效应相比单个叠层压电陶瓷有很大改善,迟滞回线中心对称。该结构实现了较大行程、双向对称驱动的目的,适用于需要往复驱动特性对称的应用场合。

• 单位
  华侨大学; 机械结构力学及控制国家重点实验室; 自动化学院; 南京航空航天大学