[发明专利]一端固支的压电复合弯曲梁驱动的螺纹直线电机

说明书

技术领域

本发明属于超声波微电机设计技术领域，特别涉及一端固支的压电复合弯曲梁驱动的螺纹直线电机结构设计。 

背景技术

2005年9月申请的一项美国专利“超声引导的螺纹电机”(申请号为6,147,435)中公开了一种直线电机，该电机是由具有内螺纹的圆孔金属方柱a11和粘在外表面的4片压电片a11(b11)作为定子(螺母)，用与定子内螺纹a12(b12)相啮合的螺杆a13(b13)作为转子轴--螺杆构造成的直线电机，如图1a、图1b所示。该电机是采用两端自由的一阶弯曲模态，见图1c。模态共振频率20000赫兹以上。 

并延伸出压电管驱动的螺纹直线电机。该发明定子两端是自由边界，该电机是采用两端自由的一阶弯曲模态，见图1c。模态共振频率20000赫兹以上。 

该电机共振频率高，装配工艺复杂。 

本申请人已获得多项弯曲振动超声波微电机的中国专利，这些专利名称和专利号如下： 

基于压电柱的弯曲振动超声波微电机(ZL 01109049.9)、带导电轴的压电柱的超声微电机(ZL 02100687.3)、金属方柱和压电陶瓷片复合超声微电机(ZL200410091132.6)、压电方柱弯曲振动超声机(ZL200410091130.7)空心金属方柱和压电陶瓷片复合超声微电机(ZL200410101575.9)、开槽金属方柱压电片复合超声微电机(ZL20051006330.x)。 

以上这些专利没有螺纹机构。不能形成直线运动。 

发明内容

本发明的目的在于为克服已有技术的不足之处，提出一种一端或中部固支的压电复合弯曲梁驱动的螺纹直线电机，这种结构使用一阶或二阶弯曲模态，其共振频率降低，且固定方式简单，可节省阵列布置的空间。而且制作方法简单，工作可靠，并可降低成本。 

本发明提出的一种一端固支的压电复合弯曲梁驱动的螺纹直线超声电机，其特征在于，该直线超声电机包括由产生弯曲振动的压电驱动器及固附在该压电驱动器上端面的螺管组成的超声电机的定子，该定子产生一阶或二阶弯曲振动模态；插入该螺管内与螺管内螺纹配合的螺杆或螺管转子，设置在该螺杆或螺管转子下端面与压电驱动器上端面之间的预压力机构，所述压电驱动器下端面固支。 

本发明提出的另一种一端固支的压电复合弯曲梁驱动的螺纹直线超声电机，其特征在于，该直线超声电机包括由产生弯曲振动的压电驱动器及固附在该压电驱动器上端面的螺杆组成的超声电机的定子，该定子产生一阶或二阶弯曲振动模态；套入该螺杆上与螺杆外螺纹结合的螺管转子，该螺管转子上端面设置有盖板；设置在该螺管转子的盖板内与螺杆上端面之间的预压力机构，所述压电驱动器下端面固支。 

本发明还提出一种一端固支的压电复合弯曲梁驱动的螺纹直线超声电机，其特征在于，该直线超声电机包括由产生弯曲振动的压电驱动器及固附在该压电驱动器上端面的螺杆组成的超声电机的定子，该定子产生一阶或二阶弯曲振动模态；套入该螺杆上与螺杆外螺纹结合的螺管转子，该螺管转子上端面设置有盖板；设置在该螺管转子的盖板内与螺杆上端面之间的预压力机构，所述压电驱动器下端面固支。 

本发明提出的另一种中部固支的压电复合弯曲梁驱动的螺纹直线超声电机，其特征在于，该直线超声电机包括由产生弯曲振动的一个压电驱动器或两个端面相连的两个压电驱动器及分别固附在该一个压电驱动器两端或两个压电驱动器两端的两个螺杆组成超声电机的定子，该定子产生二阶弯曲振动模态；分别套入所述两个螺杆上的两个螺管转子，该螺管转子的螺管内螺纹与螺杆外螺纹配合；设置在每个螺管转子盖板内端面与螺杆自由端面之间的预压力机构，所述的一个压电驱动器的中部固支，或在两个压电驱动器的连接面固支。 

所述压电驱动器截面可为圆形、方形或多边形状。 

所述预压力机构可为弹性元件或磁性元件。 

本发明的特点及效果： 

本发明可将已有的微电机定子的一个端部边界固支或简支，另一端附加一段螺管(或螺杆)，构造成复合定子，转子与定子通过螺纹啮合，在定子驱动下，转子绕轴旋转，通过螺纹把旋转运动变成轴向直线运动。预压力用微型弹簧或磁性片施加在定转子之间。这种结构使用一阶或二阶弯曲模态，其弯曲共振频率降低，且固定方式简单，可节省阵列布置的空间。而且采用压电柱、压电管或金属压电片复合驱动器的一端固支或简支的螺纹直线电机的制作方法简单，工作可靠，并可降低成本。 

本发明可使用已有的数个弯曲模态超声微电机专利结构进行装配而成。