[实用新型]一种频率控制型单驱双向杆式压电电机

说明书

技术领域

本实用新型属于微型电机领域，特别涉及一种频率控制型单驱双向杆式压电电机。

背景技术

压电电机是一种新型的微特电机，其利用压电材料的逆压电效应，激发定子的超声频段的微幅振动，并通过定子和转子之间的摩擦将振动转化为转子（动子）的旋转（直线）运动。其具有结构紧凑、低转速大力矩、响应快、断电自锁、结构简单和效率对尺寸的不敏感等特性，这些特性使得其比传统的电磁电机更适合作为毫米量级和亚毫米量级的制动器。目前，压电电机的常用微型化结构为杆式和碟式，其中杆式压电电机的机械输出性能比碟式更强。

大部分杆式压电电机为了实现双向旋转特性，需要两组（片）压电陶瓷和两路相互正交的驱动信号。如果只用一片压电陶瓷片和一路驱动信号就可以实现双向旋转特性，那结构和电路可以同时实现微型化，简单化，整个压电电机系统都大大减小。

公告号为CN102005967A的中国专利中公开了一种频率控制转向的单驱动微型压电马达，包括定子以及可相对定子旋转的转子；所述的定子包括带中心孔的驱动体以及分别粘接在驱动体两个相邻的侧平面的压电片和匹配片，所述的压电片和匹配片的形状、材料至少有一种不同；所述的转子包括贯穿驱动体的中心孔的旋转体以及与旋转体一端固定连接的帽体；所述的帽体与所述的驱动体接触，所述的旋转体与所述的驱动体的中心孔孔壁之间有空隙。该压电马达体积小且易于控制正反转，对于压电马达系统的微型化起到重要的作用，使得双向旋转型压电电机的结构和电路得到简化，更适合微型化。但其至少需要加工出两个面用于粘贴压电片和匹配块，这使得加工工艺要求比较高，零配件比较多，如果不需要匹配块或者只需加工一个侧平面，则频率控制转向的单驱动微型压电电机更适合微型化。

公告号为US6940209的美国专利公开了一种杆状型直线压电电机，其利用两对压电元件在两个端部产生“呼啦圈”（wobbling）运动，通过螺纹驱动原理推动一个插入其内的螺杆产生直线运动，其可以做成小直径的杆状结构，实现直线压电电机的微型化，但其需要两对压电元件以及两组正交驱动信号同时驱动，使得结构进一步的微型化比较困难，其需要两相电路，使得驱动电路比较复杂，不适合进一步的微型化。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种频率控制型单驱双向杆式压电电机，以解决上述现有技术中至少需要加工出两个相邻的侧平面并需要一块匹配块而增加微型化难度的问题，以及现有杆状直线压电电机需要两路驱动电路驱动而不适合微型化的问题。

作为旋转电机的一种应用形式，本实用新型一种频率控制型单驱双向杆式压电电机，包括定子以及可相对定子旋转的转子，所述的转子包括旋转体以及与旋转体一端固定连接的帽体，所述的定子包括带中心孔的圆管状振动体以及粘贴在振动体外侧面上的一个压电片，且粘贴有压电片的圆管状振动体的径向截面为不对称图形；

所述的旋转体贯穿振动体的中心孔；

所述的帽体与振动体接触，所述的旋转体与振动体的中心孔孔壁之间有间隙；

压电电机的转向受控于驱动信号的频率。

作为优选，所述的旋转体和帽体的连接处设有过渡斜面杆体结构，所述圆管状振动体上端设有一内凹圆环形斜面，与旋转体和帽体连接处的过渡斜面杆体结构相配合。内凹圆环形斜面与过渡斜面杆体结构相配合，以更好地使转子的帽体与定子的振动体紧密接触。

作为优选，所述的旋转体的另一端（远离帽体的一端）设有用于使转子的帽体与定子的振动体紧密接触的弹性机构。

所述弹性机构可进行限位，为定子与转子上端面接触提供预压力。

作为优选，所述的弹性机构为弹性卡片或为由弹簧与螺母和螺钉组成的复合弹性机构。

本实用新型电机中由于定子采用不对称结构，只需在压电片上通入不同频率的驱动信号就可以实现双向旋转，对于电机整体而言，转子的旋转既可以直接作为旋转电机应用也均可以通过螺纹配合的方式使转子同时轴向运动，即做为直线电机使用。

作为直线电机的一种应用形式，本实用新型一种频率控制型单驱双向杆式压电电机，包括定子以及可相对定子运动的动子，所述的定子包括带中心孔的圆管状振动体以及粘贴在振动体外侧面上的一个压电片，且粘贴有压电片的圆管状振动体的径向截面为不对称图形；

所述管状振动体上端部设有内螺纹，所述动子为一根螺杆且贯穿振动体的中心孔，所述螺杆的螺纹与管状振动体的内螺纹相吻合；

所述动子的运动方向受控于驱动信号的频率。