[发明专利]夹持式纵弯复合超声电机振子

说明书

技术领域

本发明属于压电超声电机技术领域，具体涉及一种夹持式纵弯复合超声电机振子。

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，具有低速大转矩、无需变速机构、无电磁干扰、响应速度快和断电自锁等优点，作为一种压电驱动器有着十分广泛的应用。

出于激励原理的简单性和理论分析方法的简便性，目前压电超声电机大多采用金属弹性体粘贴压电陶瓷薄片的方式进行激励，由于受压电陶瓷材料的抗拉强度低，以及胶层的强度和疲劳寿命等的限制，这样的激励方式使得超声电机的机械输出能力受到严重制约。

发明内容

本发明是为了解决现有贴片式超声电机振子中存在的陶瓷材料抗拉强度低、胶层的强度和疲劳寿命以及振子振幅提高受限的问题，提供了一种夹持式纵弯复合超声电机振子。

本发明所述夹持式纵弯复合超声电机振子，它包括四片压电陶瓷基片、两块硬板和五片电极片；

四片压电陶瓷基片平行设置，且均夹在两块硬板中间，第一片压电陶瓷基片和第二片压电陶瓷基片的极化方向相反，第三片压电陶瓷基片和第四片压电陶瓷基片的极化方向相反，五片电极片分别夹持在第一块硬板与其相邻的压电陶瓷基片之间、相邻两片压电陶瓷基片之间和第二块硬板与其相邻的压电陶瓷基片之间。

本发明的夹持式纵弯复合超声电机振子采用五个电极片时第一片压电陶瓷片与第二片压电陶瓷片之间电极片和第三片压电陶瓷片与第四片压电陶瓷片之间的电极片分别连接两相交流电压信号，第二片压电陶瓷片与第三片压电陶瓷片之间的电极片、第一片压电陶瓷片与硬板之间的电极片和第四片压电陶瓷片与硬板之间的电极片均与激励电源公共端相连，实现振子奇数阶纵振和奇数阶弯振模态的复合激励。

本发明的夹持式纵弯复合超声电机振子采用七个电极片时，第一片压电陶瓷基片与第二片压电陶瓷基片之间的电极片和第三压电陶瓷基片与第四压电陶瓷基片之间电极片分别连接驱动电源的两相交流电压信号端，第二片压电陶瓷片与第三片压电陶瓷片之间的电极片、第一片压电陶瓷片与硬板之间的电极片和第四片压电陶瓷片与硬板之间的电极片均与激励电源的公共端相连，实现了振子偶数阶振动模态纵振或弯振的激励。更进一步，若所述振子中第二片压电陶瓷片和第三片压电陶瓷片的极化方向相同时，可实现振子偶数阶纵振和奇数阶弯振模态的复合激励。此时，应用压电陶瓷的D31工作模态在振子中激励出相应的纵弯复合振动，进而在硬板末端驱动足区域生成椭圆轨迹振动，通过采用适当的纵弯振型阶数组合可以实现直线或旋转致动输出。倘若两相交流电压信号相位差为+90°时，振子正向驱动，则当调整两相激励信号的相位差为-90°时，可以实现反向驱动。

本发明的夹持式纵弯复合超声电机振子具有结构简单、设计灵活、可实现高电压激励、性能稳定、易于控制、可系列化生产的优点。同时夹持在两块硬板中间解决了陶瓷材料抗拉强度低、胶层的强度低的问题，增加了夹持式纵弯复合超声电机振子的疲劳寿命以及提高了振子振幅。

附图说明

图1本发明所述的夹持式纵弯复合超声电机振子采用五片电极片时的结构示意图；

图2为发明所述的夹持式纵弯复合超声电机振子采用七片电极片时的结构示意图；

图3是本发明所述夹持式纵弯复合超声电机振子一阶纵振模态振型示意图；

图4是本发明所述夹持式纵弯复合超声电机振子二阶纵振模态振型示意图；

图5是本发明所述夹持式纵弯复合超声电机振子一阶弯振模态振型示意图；

图6是本发明所述夹持式纵弯复合超声电机振子二阶弯振模态振型示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，本实施方式所述夹持式纵弯复合超声电机振子，它包括四片压电陶瓷基片1、两块硬板2和五片电极片3；

四片压电陶瓷基片1平行设置，且均夹在两块硬板2中间，第一片压电陶瓷基片1和第二片压电陶瓷基片1的极化方向相反，第三片压电陶瓷基片1和第四片压电陶瓷基片1的极化方向相反，五片电极片3分别夹持在第一块硬板2与其相邻的压电陶瓷基片1之间、相邻两片压电陶瓷基片1之间和第二块硬板2与其相邻的压电陶瓷基片1之间。