恭喜浙江大学韩冬获国家专利权
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龙图腾网恭喜浙江大学申请的专利电磁辅助式压电片型精密惯性执行器及驱动方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117060775B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310997091.X,技术领域涉及:H02N2/04;该发明授权电磁辅助式压电片型精密惯性执行器及驱动方法是由韩冬;乔广达;谭显中;周宇喆;朱静嘉;龚国芳;杨华勇设计研发完成,并于2023-08-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本电磁辅助式压电片型精密惯性执行器及驱动方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种电磁辅助式压电片型精密惯性执行器及驱动方法,在将基于音圈电机驱动原理的电磁驱动组件与基于压电惯性驱动原理的压电驱动组件进行复合设计。其中,电磁驱动组件中磁铁单元做动子,以避免电磁驱动组件引线对平台定位精度的影响,压电驱动组件选用压电片进行驱动,具备成本低的优势。利用压电驱动器不受电磁干扰的特性,一方面通过电磁力辅助抑制压电惯性驱动器的位移回退运动,另一方面通过电磁与压电两种驱动源复合提升整机综合输出性能,既有效提升其推力负载、提升驱动速度、抑制位移回退、及震荡的同时,又能保证其具备高精度定位。
本发明授权电磁辅助式压电片型精密惯性执行器及驱动方法在权利要求书中公布了:1.一种电磁辅助式压电片型精密惯性执行器,其特征在于,包括电磁驱动组件1、压电驱动组件2以及底部基座3;所述底部基座3包括L型的底部机架3-1、滑块3-2以及导轨3-3;所述底部机架3-1由竖直设置的底部机架侧板3-1-1和水平设置的底部机架底板3-1-4构成的L形结构;所述滑块3-2滑动设置在导轨3-3上;所述导轨3-3固定在底部机架底板3-1-4上;所述压电驱动组件2包括压电片安装机架2-3以及设置在压电片安装机架2-3上的四片压电片;所述压电片安装机架2-3包括机架柱型主体2-3-2、布置在机架柱型主体2-3-2两侧的两个机架侧臂2-3-3以及底部安装凸台2-3-8;所述机架侧臂2-3-3的上下表面上均固定有一片压电片且上下表面上的压电片极化方向不相同,两个机架侧臂2-3-3同一方向上的压电片极化方向相同,通过电信号控制机架侧臂2-3-3的弯曲;所述压电驱动组件2通过底部安装凸台2-3-8安装在滑块3-2上;所述电磁驱动组件1包括线圈单元1-1以及磁铁单元1-3,两者轴心在同一直线上,沿横向可产生相对位移;所述线圈单元1-1固定连接在底部机架侧板3-1-1上,所述磁铁单元1-3与压电驱动组件2固定连接;所述电磁辅助式压电片型精密惯性执行器的驱动方法,包括以下步骤:1底部机架底板与光学隔振平台固定,驱动目标物体固定在压电片安装机架上;2规定向右运动时为正方向;正向驱动时,对电磁驱动组件通入正向直流电;由于线圈单元固定于底部机架之上,故其受到的向左的力FC将被底部机架的反作用力抵消,磁铁单元将受到向右的力Fm,并带动滑块产生向右运动的趋势;压电驱动组件中压电片与机架侧臂的接触面接地为0电位;此时对四片压电片与机架侧臂的非接触面通入占空比为0%的锯齿波,其中4个压电片中与机架侧臂贴合的面接地,未与机架侧臂贴合的面输入并联后通入锯齿波信号;当电压快速升高时,4个压电片带动机架侧臂由向右弯曲快速变为向左弯曲,压电片带动机架侧臂快速摆动产生的反作用力FP1将作用于滑块,此时反作用力FP1的方向向右;当电压缓慢降低时,4个压电片带动机架侧臂由向左形变缓慢变为右变形,压电片带动机架侧臂快速摆动产生的反作用力Fp2将作用于滑块,此时反作用力Fp2的方向向左;由于电压非对称占空比变化的差异将导致惯性力FP1大于FP2;将滑块与导轨之间摩擦力用Ff标定,在电压快速升高时,滑块受到的合力FT=Fm+FP1-Ff;在电压缓慢降低时,滑块受到的合力为FT=Fm-FP2-Ff;通过控制电磁驱动组件与压电驱动组件之间的电信号从而实现复合定位台的正向驱动,并且能够执行两种模式,分别为快速驱动模式以及精密定位模式;执行快速驱动模式时,控制电信号使滑块受到的合力始终大于0;执行精密定位模式时,控制电磁驱动组件电信号使其在压电驱动组件电压缓慢降低时滑块受到的合力为0,以抑制此阶段压电驱动组件独立位移时产生的位移回退,对压电驱动通入周期性锯齿波实现微进给;反向驱动时,对电磁驱动组件施加反向直流电,此时磁铁单元受到向左的力Fm,并带动滑块产生向左运动的趋势;压电驱动组件中压电片与机架侧臂的接触面接地为0电位,对四片压电片与机架侧臂的非接触面加100%的锯齿波电压信号,在电压缓升高时,滑块受到的合力为FT=Fm-FP2-Ff,当电压快速降低时,滑块受到的合力为FT=Fm+FP1-Ff,其中,由于非对称激励信号的施加,有Fp1Fp2;与正向工作原理相同,反向驱动时亦可以实现快速驱动以及精密定位两种工作模式。
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