本發(fā)明涉及一種壓電步進(jìn)器及其控制方法，特別涉及一種四xyz壓電管并排驅(qū)動(dòng)的多維壓電馬達(dá)及其控制方法，屬于壓電定位器。
背景技術(shù)：
1、壓電馬達(dá)是一種是利用壓電材料產(chǎn)生較小的，可累積的周期性電致伸縮形變，從而實(shí)現(xiàn)微觀納米級(jí)定位精度與宏觀厘米級(jí)行程的器件，由于其精度高與體積小，被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體器件加工，光學(xué)領(lǐng)域的精密移動(dòng)平臺(tái)，以及納米科學(xué)研究的表面探測等。是一種應(yīng)用于高精尖科學(xué)與技術(shù)上的器件。
2、近幾年，壓電馬達(dá)的發(fā)展趨勢要求其結(jié)構(gòu)小、推力大、行程大，精度高。在一維壓電馬達(dá)中兼具以上指標(biāo)是其開發(fā)難點(diǎn)。
3、為了解決現(xiàn)有的多維壓電馬達(dá)中存在的徑向尺寸大，難以應(yīng)用于強(qiáng)磁場等徑向空間嚴(yán)重受限極端條件的關(guān)鍵問題，本發(fā)明提出了一種四xyz壓電管并排驅(qū)動(dòng)的多維壓電馬達(dá)及其控制方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的多維壓電馬達(dá)中存在的徑向尺寸大，難以應(yīng)用于強(qiáng)磁場等徑向空間嚴(yán)重受限極端條件的關(guān)鍵問題，提出了一種四xyz壓電管并排驅(qū)動(dòng)的多維壓電馬達(dá)及其控制方法。
2、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的結(jié)構(gòu)方案是：
3、四xyz壓電管并排驅(qū)動(dòng)的多維壓電馬達(dá)，包括第一xyz壓電管、基座、彈性體、滑片，其特征在于還包括第二xyz壓電管、第三xyz壓電管、第四xyz壓電管，所述4個(gè)xyz壓電管平行地固定于基座上，固定點(diǎn)呈四邊形，其中第一與第三xyz壓電管位于四邊形的一個(gè)對(duì)角線兩端，該對(duì)角線與x方向平行，第二與第四xyz壓電管位于四邊形的另一個(gè)對(duì)角線兩端，該對(duì)角線與y方向平行，4個(gè)xyz壓電管的x、y、z三個(gè)維度的形變方向平行，所述滑片通過其自身的彈力或所述彈性體彈力彈壓于四個(gè)xyz壓電管的自由端，滑片與四個(gè)xyz壓電管的自由端之間的最大靜摩擦力滿足：任何一個(gè)最大靜摩擦力小于其它三個(gè)最大靜摩擦力之和。
4、所述的四xyz壓電管并排驅(qū)動(dòng)的多維壓電馬達(dá)，其特征是所述的滑片與四個(gè)xyz壓電管的自由端之間的最大靜摩擦力相等。
5、所述的四xyz壓電管并排驅(qū)動(dòng)的多維壓電馬達(dá)的控制方法，其特征是以如下時(shí)序的控制信號(hào)控制所訴四個(gè)xyz壓電管的形變，實(shí)現(xiàn)滑片相對(duì)于基座沿x方向步進(jìn)一步：
6、a.第一xyz壓電管沿+x方向形變，同時(shí)其余三個(gè)xyz壓電管不形變，
7、b.第三xyz壓電管沿+x方向形變，同時(shí)其余三個(gè)xyz壓電管不形變，
8、c.第一與第三xyz壓電管同時(shí)沿-x方向形變，同時(shí)其余兩個(gè)xyz壓電管沿y方向做多于一個(gè)周期的周期性相向形變。
9、所述的四xyz壓電管并排驅(qū)動(dòng)的多維壓電馬達(dá)的控制方法，其特征是以如下時(shí)序的控制信號(hào)控制所訴四個(gè)xyz壓電管的形變，實(shí)現(xiàn)滑片相對(duì)于基座沿順時(shí)針方向步進(jìn)一步：
10、a.第一xyz壓電管相對(duì)于基座沿逆時(shí)針方向形變，同時(shí)其余三個(gè)xyz壓電管不形變，
11、b.第二xyz壓電管相對(duì)于基座沿逆時(shí)針方向形變，同時(shí)其余三個(gè)xyz壓電管不形變，
12、c.第三xyz壓電管相對(duì)于基座沿逆時(shí)針方向形變，同時(shí)其余三個(gè)xyz壓電管不形變，
13、d.第四xyz壓電管相對(duì)于基座沿逆時(shí)針方向形變，同時(shí)其余三個(gè)xyz壓電管不形變，
14、e.四個(gè)xyz壓電管同時(shí)相對(duì)于基座沿順時(shí)針方向形變。
15、所述的四xyz壓電管并排驅(qū)動(dòng)的多維壓電馬達(dá)的控制方法，其特征是以如下時(shí)序的控制信號(hào)控制所訴四個(gè)xyz壓電管的形變，實(shí)現(xiàn)滑片相對(duì)于基座沿x方向步進(jìn)一步：
16、a.第一xyz壓電管沿+x方向形變，同時(shí)其余三個(gè)xyz壓電管不形變，
17、b.第三xyz壓電管沿+x方向形變，同時(shí)其余三個(gè)xyz壓電管不形變，
18、c.第二xyz壓電管沿+x方向形變，同時(shí)其余三個(gè)xyz壓電管不形變，
19、d.第四xyz壓電管沿+x方向形變，同時(shí)其余三個(gè)xyz壓電管不形變，
20、e.四個(gè)xyz壓電管同時(shí)沿-x方向形變。
21、本發(fā)明四xyz壓電管并排驅(qū)動(dòng)的多維壓電馬達(dá)及其控制方法的工作原理是：在現(xiàn)有技術(shù)中，二維的xy兩方向壓電馬達(dá)是以四個(gè)片狀的壓電體實(shí)現(xiàn)的，其缺點(diǎn)是徑向尺寸太大。本發(fā)明中，我們以四個(gè)xyz壓電管并排驅(qū)動(dòng)，它們每一個(gè)的徑向尺寸可以很小，但徑向形變量可以很大，因?yàn)槊總€(gè)xyz壓電管的長度可以很長而不影響徑向尺寸。所以，本發(fā)明的原理是以增加軸向尺寸來換取徑向尺寸的減小。
22、根據(jù)上述原理，本發(fā)明具有如下優(yōu)秀性能：
23、1、整體的徑向尺寸很小，僅比四個(gè)xyz壓電管的總徑向尺寸稍大一些。
24、2、可以應(yīng)用于強(qiáng)磁場等徑向空間嚴(yán)重受限的極端條件下。
25、3、除了實(shí)現(xiàn)xy兩維步進(jìn)外，還可以很方便地實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)步進(jìn)，成為旋轉(zhuǎn)壓電馬達(dá)。
1.一種四xyz壓電管并排驅(qū)動(dòng)的多維壓電馬達(dá)，包括第一xyz壓電管、基座、彈性體、滑片，其特征在于，還包括第二xyz壓電管、第三xyz壓電管、第四xyz壓電管，4個(gè)所述xyz壓電管平行地固定于基座上，固定點(diǎn)呈四邊形，其中第一與第三xyz壓電管位于四邊形的一個(gè)對(duì)角線兩端，該對(duì)角線與x方向平行，第二與第四xyz壓電管位于四邊形的另一個(gè)對(duì)角線兩端，該對(duì)角線與y方向平行，4個(gè)xyz壓電管的x、y、z三個(gè)維度的形變方向均平行，所述滑片通過其自身的彈力或所述彈性體彈力彈壓于四個(gè)xyz壓電管的自由端，滑片與四個(gè)xyz壓電管的自由端之間的最大靜摩擦力滿足：任何一個(gè)最大靜摩擦力小于其它三個(gè)最大靜摩擦力之和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四xyz壓電管并排驅(qū)動(dòng)的多維壓電馬達(dá)，其特征是所述的滑片與四個(gè)xyz壓電管的自由端之間的最大靜摩擦力相等。
3.一種權(quán)利要求1所述的四xyz壓電管并排驅(qū)動(dòng)的多維壓電馬達(dá)的控制方法，其特征是以如下時(shí)序的控制信號(hào)控制所訴四個(gè)xyz壓電管的形變，實(shí)現(xiàn)滑片相對(duì)于基座沿x方向步進(jìn)一步：
4.一種權(quán)利要求1所述的四xyz壓電管并排驅(qū)動(dòng)的多維壓電馬達(dá)的控制方法，其特征是以如下時(shí)序的控制信號(hào)控制所訴四個(gè)xyz壓電管的形變，實(shí)現(xiàn)滑片相對(duì)于基座沿順時(shí)針方向步進(jìn)一步：
5.一種權(quán)利要求1所述的四xyz壓電管并排驅(qū)動(dòng)的多維壓電馬達(dá)的控制方法，其特征是以如下時(shí)序的控制信號(hào)控制所訴四個(gè)xyz壓電管的形變，實(shí)現(xiàn)滑片相對(duì)于基座沿x方向步進(jìn)一步：