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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关节压电作动器及其工作方法，夹心式关节压电作动器包含转子组件和定子组件；定子组件包含驱动环、连接杆和压电复合梁；压电复合梁包含前梁、第一中梁、第二中梁、后梁、夹持片、预紧螺栓、第一至第二弯振压电模块、以及第一至第二纵振压电模块；转子组件包含第一转子、第二转子、预紧弹簧、调节螺母和输出轴。本发明利用压电激励与摩擦驱动原理，实现了关节的直接驱动，具有控制简单、结构紧凑、响应快、驱动精度高、运转稳定、结构功能一体化设计、断电自锁、电磁兼容性强和环境适应性强等优势，能够满足特种环境作业的需求。

主权项：1.一种夹心式关节压电作动器，其特征在于，包含转子组件和定子组件；所述定子组件包含驱动环、连接杆和压电复合梁；所述压电复合梁包含前梁、第一中梁、第二中梁、后梁、夹持片、预紧螺栓、第一至第二弯振压电模块、以及第一至第二纵振压电模块；所述前梁、第一中梁、第二中梁、后梁为截面形状相同的长方体，均包含两个端面以及首尾依次相连的第一至第四侧面，其中，所述前梁的一个端面中心设有用于和所述预紧螺栓相匹配的螺纹盲孔，第一中梁、第二中梁沿其轴线设有供预紧螺栓穿过的通孔，后梁的一个端面的中心设有和所述预紧螺栓相配合的沉头通孔；所述第一弯振压电模块、第二弯振压电模块均包含2个和前梁截面形状相同且中心设有供预紧螺栓穿过的通孔的二分区压电陶瓷片，2个二分区压电陶瓷片结构相同，均沿厚度方向极化且分界线平行于其一条边；2个二分区压电陶瓷片依次层叠且分界线共面，同一个二分区压电陶瓷片内两个分区的极化方向相反，相邻二分区压电陶瓷片的极化方向相反；所述第一纵振压电模块、第二纵振压电模块均包含2个和前梁截面形状相同且中心设有供预紧螺栓穿过的通孔的单分区压电陶瓷片，2个单分区压电陶瓷片依次层叠，均沿厚度方向极化且极化方向相反；所述夹持片形状和前梁截面形状相同，中心设有供预紧螺栓穿过的通孔，其中两条边上对称设有用于将定子组件和外界固定的耳片；所述预紧螺栓依次穿过后梁、第二弯振压电模块、第二中梁、第二纵振压电模块、夹持片、第一纵振压电模块、第一中梁、第一弯振压电模块后和所述前梁的螺纹盲孔螺纹相连，将第一弯振压电模块、第一纵振压电模块、夹持片、第二纵振压电模块、第二弯振压电模块夹紧，使得第一弯振压电模块中第一个二分区压电陶瓷片和第二弯振压电模块中第一个二分区压电陶瓷片的极化方向相反，第一纵振压电模块中第一个单分区压电陶瓷片和第二纵振压电模块中第一个单分区压电陶瓷片的极化方向相同；所述驱动环为两端开口的空心圆柱体，驱动环的内壁上沿周向均匀设有k个驱动齿，k为大于等于3的自然数；所述驱动齿呈条状，平行于驱动环的轴线设置，驱动齿两端均设有倒角，形成用于和所述转子组件相抵的接触面；所述连接杆一端和所述前梁的远离后梁的一端同轴固连，另一端呈弧面，和所述驱动环的外壁固连；所述连接杆的轴线经过驱动环的中心，驱动环的两个端面和前梁的第一、第三侧面平行；所述转子组件包含第一转子、第二转子、预紧弹簧、调节螺母和输出轴；所述输出轴包含依次同轴固连的第一固定部、调节部、限位部和第二固定部，其中，第一固定部、第二固定部用于将转子组件和外界固连；调节部为和所述调节螺母相配合的螺纹柱；限位部为正四棱柱；所述第一转子、第二转子结构相同，均呈圆台状，且中心均设有用于和所述输出轴相配合的方形限位滑孔；所述第一转子、第二转子均套在输出轴的限位部上，能够沿输出轴的限位部自由滑动；第一转子、第二转子面积较小的一端相对，第二转子位于第一转子和第二固定部之间；所述输出轴的第二固定部上设有用于防止第二转子脱离限位部的环形凸起；所述输出轴和所述驱动环同轴，第二转子的侧壁和k个驱动齿同一侧的接触面相抵，第一转子的侧壁和k个驱动齿另一侧的接触面相抵；所述调节螺母和输出轴的调节部螺纹相连；所述预紧弹簧套在输出轴的调节部外，一端和所述第一转子相抵，另一端和所述调节螺母相抵。

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