[实用新型]一种仿生四足直线超声电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超声电机，尤其涉及一种仿生四足直线超声电机。

背景技术

超声电机是利用压电元件的逆压电效应和弹性体在超声频段产生振动，通过定子和动子之间的摩擦作用，把弹性体的微幅振动转换为动子的宏观直线运动驱动负载。

直线超声电机属于驻波型超声电机的一种，它不但具有体积小、重量轻、结构紧凑、功率密度大、响应快、低噪声、无电磁干扰等一般优点，而且还具有以下特点：（1）结构简单，生产和维护成本低；（2）结构设计灵活，可以实现多样化设计，能够使得装置的小型化、轻型化；（3）可以直接实现直线式运动而且定位和速度控制精度高，可以达到纳米级。由于上述诸多优点，超声电机在微型机器人、液压阀门控制、生物医学工程、汽车、航空航天、精密定位仪、光学仪器等领域中有着广泛的应用前景，因而对超声电机的研究成为当前的一个热点，所以超声电机技术发展迅速，实际应用也越来越广泛。

然而，当前使用的一些直线型超声电机仍有以下不足之处：结构设计比较复杂、工艺性差、结构紧凑性不足、不便装配、驱动力小、效率偏低、速度精度控制较低以及性能不够稳定等等。

实用新型内容

    本实用新型要解决的技术问题是提供一种仿生四足直线超声电机，采用四足动物的仿生学外形设计，具有结构简单而紧凑、便于装配、性能稳定、速度控制精度高、驱动力大以及工作效率高等显著优点。 

    为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：一种仿生四足直线超声电机，包括定子、动子和粘贴在定子上的压电陶瓷，所述定子为方形直梁式，定子的底面设置有驱动足，此驱动足压紧在所述动子的上表面，动子活动设置在滑轨上，滑轨通过螺钉固定在底座上，底座边缘设置有支架，所述定子通过定位轴、配套的垫片和卡环结构设置在所述支架上；所述压电陶瓷为三组呈线性阵列且对称粘贴在所述定子顶面和底面工作模态最大应变位置的压电陶瓷组，即分别粘贴在定子二阶弯振的波峰、波谷以及定子一阶纵振节点处的压电陶瓷组Ⅰ、压电陶瓷组Ⅱ和压电陶瓷组Ⅲ。

    作为本实用新型的一种优选技术方案，所述压电陶瓷组Ⅲ包括两片整体极化的压电陶瓷，按照极化方向相反的方式粘贴，所述压电陶瓷组Ⅰ包括两片整体极化的压电陶瓷，按照极化方向相同的方式粘贴，所述压电陶瓷组Ⅱ包括两片整体极化的压电陶瓷，按照极化方向相同且与压电陶瓷组Ⅰ极化方向相反的方式粘贴。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述驱动足为四个，与所述定子一体成型并分别位于定子底面的四个顶角处，驱动足的下表面涂有高性能摩擦材料。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述定位轴为方形，所述定子上开设有与所述定位轴匹配的方形定位孔，定位轴贯穿定位孔，并在定位轴与定位孔的内壁之间夹设弹性材料，定位轴的两端卡在所述支架上的L形槽内，定位轴与支架的接触面之间夹设有弹片。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述支架为U形结构。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型具有结构简单而紧凑、便于装配、性能稳定、速度控制精度高、驱动力大以及工作效率高等显著优点。采用四足动物的仿生学外形设计，在定子的底面设置四个驱动足，驱动足底面涂上高性能摩擦材料并压紧在动子上，提高了驱动摩擦力、耐磨性以及速度控制的精准度；电机装配过程简单，只需将定位轴推至L形槽的末端并卡定即可，方形定位轴使定子更加稳定，夹设在定位轴和定位孔内壁之间的弹性材料能够有效降低定位轴对电机工作模态的影响，提高其稳定性；夹设在定位轴与支架接触面之间的弹片可以很方便地用来施加预压力；此外定子上压电陶瓷的粘贴方式简单，粘贴位置选择在定子工作模态的最大应变位置，即定子二阶弯振的波峰、波谷以及一阶纵振的节点位置，利用压电陶瓷的d31效应，使电机定子的振幅达到最大，有效增加驱动力并提高电机工作效率。

附图说明

图1是本实用新型一个具体实施方式的结构示意图。

图2是本实用新型滑轨与底座的装配示意图。

图3是本实用新型的剖视图。

图4是压电陶瓷粘贴位置、极化方式以及引线连接示意图。 

图中：1、压电陶瓷  2、定子  3、动子  4、定位轴  5、滑轨  6、底座  7、垫片  8、卡环  9、螺钉  10、弹片  11、支架  12、L形槽  13、压电陶瓷组Ⅰ  14、压电陶瓷组Ⅱ   15、压电陶瓷组Ⅲ  16、驱动足。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。