[发明专利]贴片式纵振复合单足压电超声电机振子

说明书

技术领域

本发明涉及到一种贴片式纵振复合单足压电超声电机振子，属于压电超声电机技术领域。

背景技术

压电超声电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应，在弹性体中激励出超声频段内的振动，在弹性体表面特定点或特定区域形成具有特定轨迹的质点运动，进而通过定子、转子之间的摩擦耦合将质点的微观运动转换成转子的宏观运动，具有结构简单、设计灵活、低速大转矩/推力、功率/力矩密度高、定位精度高、响应速度快、断电自锁、无电磁干扰且不受电磁干扰等优点。

目前的压电超声电机的装配类型多为变幅杆和驱动足组成的T型直线超声电机振子，例如：公开号为：CN101630924A的发明专利申请中提及的T型直线超声电机振子解决了超声电机的机械输出能力受制约的问题，然而该电机振子还存在加工装配较为复杂、难于实现微型化的问题。

发明内容

本发明为了解决现有T型直线超声电机振子中存在的加工装配较为复杂、难于实现微型化的问题，而提出贴片式纵振复合单足压电超声电机振子。

贴片式纵振复合单足压电超声电机振子，它包括金属基体和六片压电陶瓷片，

所述金属基体包括两个水平梁、竖直梁、驱动足、两个薄壁梁和两个法兰，

所述水平梁末端设置有水平变幅杆，竖直梁末端设置有竖直变幅杆，水平变幅杆和竖直变幅杆均为截面逐渐变细的块体，驱动足与两个水平变幅杆、竖直变幅杆的小端固定连接，两个水平梁和竖直梁按照T型设置，两个水平梁的侧面均设置有一个薄壁梁，每个薄壁梁外侧均加工有一个法兰；所述水平梁、竖直梁的上下表面分别设置有一片压电陶瓷片，所有压电陶瓷片均沿厚度方向极化。

本发明的贴片式纵振复合单足压电超声电机振子利用水平梁和竖直梁的纵向振动复合实现致动，压电陶瓷片设置于水平梁和竖直梁纵向振动波形的波节附近；振子在工作时采用频率为振子谐振频率、相位差为90°的两相交流电压信号进行；其中水平梁上的四片压电陶瓷片为一组，采用同相电压进行激励，竖直梁上的两片压电陶瓷片为一组，采用另外一相电压进行激励；水平梁的纵向振动会引起驱动足水平方向的振动，参见图5，而竖直梁的纵向振动则会引起驱动足竖直方向的振动，参见图4；两个正交纵向振动的叠加会在驱动足处产生椭圆轨迹的运动，参见图6，进而通过驱动足和动子之间的摩擦耦合实现动子的宏观运动输出。如果调整两相激励信号的相位差为-90°，可以实现反向驱动。水平变幅杆和竖直变幅杆均采用变截面设计起到振动能量的聚敛作用，可提高驱动足表面质点的振幅和振速，使得电机性能得到提高。

本发明的贴片式纵振复合单足压电超声电机振子采用贴片结构，结构简单，该电机振子包括金属基体和六片压电陶瓷片，加工装配十分简便，另外该电机振子对零件加工精度要求较低，且易于实现微型化和集成化。本发明可用于超声电机方面。

附图说明

图1是本发明所述的贴片式纵振复合单足压电超声电机振子的的立体结构示意图，

图2是图1中振子中金属基体1的立体结构示意图，

图3是图1中压电陶瓷片2的极化方向示意图，

图4是图1中振子工作时所利用的竖直振动模态的阵型图，

图5是图1中振子工作时所利用的水平振动模态的阵型图，

图6是图1中振子工作时推动动子运动的示意图，a表示动子运动方向，b表示预压力，c表示动子。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述的贴片式纵振复合单足压电超声电机振子，它包括金属基体1和六片压电陶瓷片2，

所述金属基体1包括两个水平梁1-1、竖直梁1-2、驱动足1-3、两个薄壁梁1-4和两个法兰1-5，

所述水平梁1-1末端设置有水平变幅杆1-1-1，竖直梁1-2末端设置有竖直变幅杆1-2-1，水平变幅杆1-1-1和竖直变幅杆1-2-1均为截面逐渐变细的块体，驱动足1-3与两个水平变幅杆1-1-1、竖直变幅杆1-2-1的小端固定连接，两个水平梁1-1和竖直梁1-2按照T型设置，两个水平梁1-1的侧面均设置有一个薄壁梁1-4，每个薄壁梁1-4外侧均设置有一个法兰1-5；所述水平梁1-1、竖直梁1-2的上下表面分别设置有一片压电陶瓷片2，所有压电陶瓷片2均沿厚度方向极化，竖直梁1-2上下表面设置的两片压电陶瓷片2极化方向相反，每个水平梁1-1上下表面设置的两片压电陶瓷片2极化方向相反。