[实用新型]表面弹性波马达

说明书

技术领域

本实用新型涉及利用压电效应作直线运动的电动机。

背景技术

随着科学技术和现代工业的发展，在许多特殊领域，需要采用特种性能的电动机(或称马达)作为运动系统的运动源，或作为操作系统的动力源。现有的马达主要有电磁感应电机、静电马达和超声波电机等。电磁感应电机转速快、力矩大、功率高；但由于采用了电磁线圈和齿轴传动机构，因此发热损耗大，不易微型化。静电马达直接利用静电力驱动转子，不需电电磁线圈，可微型化，但力矩较小，定子与转子间的摩擦及噪音较大，往往需要将马达浸泡在油液中运转。超声波电机是近年发展起来的新型特种马达，这类马达的定子由压电材料与加工出众多齿槽的弹性体胶合而成，据此将压电材料的超声波振动放大，再通过摩擦材料驱动转子产生运动，工作频率为50KHz左右。现有超声波电机的最大特点是低速度、大力矩、高效率，已在照相机和摄像机的光学调焦机构中得到应用。但实现高速度较困难，使用寿命一般也不长，原因是压电材料易受疲劳破坏，摩擦发热又会使胶粘剂快速劣化。此外，马达结构不易进一步微型化。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种力矩大、速度高、响应快和易于微型化的表面弹性波马达。

本实用新型的表面弹性波马达具有定子、动子，其定子包括压电材料基片和设置在基片左、右两端的将高频激振电压转换成表面弹性波的换能器，在基片的两侧分别固定有直线导轨，动子为多触点动子，它包括沿直线导轨滑动的滑块和动子基板，在动子基板与滑块之间设有压簧片，在动子基板的底部有与定子基片表面接触的触点群。

上述压电材料基片可以采用Zno或石英或LiTaO₃或Bi₁₂GeO₂₀基片。

换能器可以用叉指换能器或楔形换能器。动子基板底部与定子基片表面接触的触点群可以采用钢珠或使动子基板上具有突起。

工作时，当在左端换能器上施加1～30MHz的超高频激振电压时，定子压电基片表面及浅层的质点将以椭圆轨迹逆时针往复运动，由此产生一种沿定子表面向右传播的表面弹性波。触点群和压电基片表面质点将存在相互运动趋势，表面弹性波通过摩擦力推动多触点动子向左方运动。于是整个动子沿直线导轨向左运动。同理，如在右端换能器施加激振电压，可方便的实现表面弹性波马达的右向驱动。改变换能器激励电压的频率、幅值，以及簧片压力，可方便地控制动子的运动速度、步距和推动力等。

本实用新型的表面弹性波马达的优点在于结构简单、发热损耗小、效率高、噪音小、响应快、易于实现微型化和满足小步长、高速度和大推力的要求。

附图说明

图1是表面弹性波马达具体结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的左视图；

图4是安装在定子上的换能器一种具体结构示意图。

具体实施方式

参照图1、图2、图3，表面弹性波马达具有定子、动子，其定子包括压电材料基片1和设置在基片1左、右两端的换能器2，此例，压电材料采用LiTaO₃晶体基片。为了获得高表面弹性波转化效率，通常，换能器如图4所示，采用叉指换能器，它由两个极性交变的指状电极9、10相对插置构成，电极之间彼此留有间隙11，正、负极性交错排列。这样，当交变电压加到两个指状电极上时，在LiNbO₃压电晶体基片内将建立起交变电场，由于压电效应，交变电场会在压电晶体基片内激发起相应的弹性振动，并在表面传播形成表面弹性波。图例，两根直线导轨3分别固定在基片1两侧的支撑4上。动子包括与直线导轨滑动配合的滑块5，动子基板6，在动子基板6和滑块5之间设有压簧片7，图示实例，动子基板底部的与定子基片表面接触的触点群采用密排粘结的钢珠群8，钢珠群8利用压簧片7施于的弹力，与定子基片1的表面形成多点接触。由于球体和平面的接触面积小，所以在相同压力下，钢珠和表面弹性波的接触压大，它们之间的摩擦力也较大，能得到由摩擦力产生的大的推动力。减小电极线条宽度，减小钢珠直径，如采用0.5mm或更小直径的钢珠，可使马达微型化。

通常，使支撑4上、下高度可调，以便可改变压簧片施于触点群的弹力，而实现使动子基板底部的触点群和表面弹性波间的正压力任意可调。