[发明专利]双冲程紧凑型压电直线电机

权利要求书

1.一种双冲程紧凑型压电直线电机，包括定子和动子，其特征在于：所述定子由上弹性块（1）、下弹性块（5）、第一组压电致动件（4）、第二组压电致动件（6）和紧固螺钉（12）构成；其中第一组压电致动件（4）被夹持在上弹性块（1）和下弹性块（5）之间，并用紧固螺钉（12）均匀夹紧，第二组压电致动件（6）则牢固地粘贴在下弹性块（5）的两个相对的侧面（11）上；所述动子是一个直线导轨（9），其下方由两个平行设置的导向轮（10）支撑；所述定子的下弹性块（5）有齿形凸起（8）与该直线导轨（9）的顶面相抵触，预压力作用在上弹性块（1）下方中点处（3），使所述动子和所述定子保持垂直压紧。

2.根据权利要求1所述的双冲程紧凑型压电直线电机，其特征在于所述定子沿左右方向和前后方向分别为完全对称的结构，其上弹性块（1）的上部带有4个凸块（2），其下弹性块（5）的下部带有2个凸脚（7）。

3.根据权利要求1所述的双冲程紧凑型压电直线电机，其特征在于所述下弹性块（5）由声阻抗率较小的材料制成，所述上弹性块（1）由声阻抗率较大的材料制成，即上弹性块（1）的材料声阻抗率大于下弹性块（5）的材料声阻抗率。

4.根据权利要求3所述的双冲程紧凑型压电直线电机，其特征在于所述上弹性块（1）的材料为钢，所述下弹性块（5）的材料为铝。

5.根据权利要求1所述的双冲程紧凑型压电直线电机，其特征在于所述第一组和第二组压电致动件（4、6）皆是上下两面均匀涂镀银极的、沿厚度方向均匀极化的压电陶瓷片。

6.根据权利要求1所述的双冲程紧凑型压电直线电机，其特征在于电机利用下弹性块（5）的2个凸脚（7）的互为反相的纵向振动模态为第一工作模态，利用该2个凸脚（7）的互为反相的横向偏摆振动模态为第二工作模态，两工作模态的频率相接近，在下弹性块（5）凸脚（7）下端有凸齿（8），由该两凸齿（8）的末端复合成运动输出所需的椭圆轨迹振动。

7.根据权利要求6所述的双冲程紧凑型压电直线电机，其特征在于所述第一组压电致动件（4）分左右两族，均由偶数片的压电陶瓷片叠成，同族压电陶瓷片的极化方向两两相对布置，在同极性接合面之间引出电极片，用于施加外电场；两族压电陶瓷片之间，对应片的极化方向互为异向布置，用于激励所述第一工作模态；所述第二组压电致动件（6）也分为左右两族，每族由前后两片压电陶瓷片组成；同族的两片压电陶瓷片的极化方向同向布置，并与另一族的对应压电陶瓷片极化方向互为异向，用于激励所述第二工作模态。

8.根据权利要求1所述的双冲程紧凑型压电直线电机，其特征在于电激励方式为：用两组相位差为π/2的同频简谐信号交变电场分别激励第一组压电致动件（4）和第二组压电致动件（6）的高频振动，其效果是使下弹性块（5）的凸齿（8）末端交替地以180°相位差与动子接触，并产生同方向双冲程摩擦驱动效果，推动动子输出连续的直线运动；两组电激励信号交换时，输出的运动方向反向。