[发明专利]融合切变压电致动器复合驱动模式的压电直线马达

权利要求书

1.一种融合切变压电致动器复合驱动模式的压电直线马达，包括谐振压电换能器、切变压电致动器、驱动电路、滑块、固定在切变压电致动器上的摩擦头和外围部件；所述外围部件包括弹性固支、弹性压紧部件、夹具和滑动组件；所述谐振压电换能器和切变压电致动器紧密粘接在一起，形成所述压电直线马达的复合压电驱动定子；复合压电驱动定子被弹性固支固定在夹具中，在弹性压紧部件的作用下，使得复合压电驱动定子通过固定在切变压电致动器上的摩擦头与滑动组件中的滑块紧密接触；所述谐振压电换能器和切变压电致动器均有上表面电极和下表面电极。

2.如权利要求1所述融合切变压电致动器复合驱动模式的压电直线马达，其特征是，所述谐振压电换能器的谐振模式为一阶伸长二阶弯曲模式、同形的一阶面内弯曲模式和同形的一阶面内对角弯曲模式中的一种。

3.如权利要求2所述融合切变压电致动器复合驱动模式的压电直线马达，其特征是，根据谐振压电换能器的谐振工作模式，所述复合压电驱动定子的形状设计为矩形或正方形；所述复合压电驱动定子的材料为压电陶瓷材料或压电单晶材料。

4.如权利要求1所述融合切变压电致动器复合驱动模式的压电直线马达，其特征是，所述摩擦头为一个或两个；摩擦头的形状为球形、半球形或圆柱形，由耐磨材料制作得到。

5.如权利要求1所述融合切变压电致动器复合驱动模式的压电直线马达，其特征是，所述弹性压紧部件为能够提供预紧力的装置。

6.如权利要求1所述融合切变压电致动器复合驱动模式的压电直线马达，其特征是，所述谐振压电换能器整体沿厚度方向极化；所述谐振压电换能器的上表面电极被划分为多个相同面积的电极区域，所述谐振压电换能器的下表面电极为一体结构的电极区域；所述谐振压电换能器上表面的多个电极区域连接所述压电直线马达驱动电路提供的一个或多个交流输入电压，下表面的电极区域作为电压接地端，激发所述谐振压电换能器产生谐振动模式。

7.如权利要求1所述融合切变压电致动器复合驱动模式的压电直线马达，其特征是，所述切变压电致动器整体沿长度方向极化，直流电压沿厚度方向施加；切变压电致动器的上表面电极和下表面电极区域均为一个，上表面电极区域连接切变压电致动器驱动电路提供的直流输入电压，下表面电极区域作为电压接地端，使得切变压电致动器产生横向剪切应变。

8.制备权利要求1～7任一所述融合切变压电致动器复合驱动模式的压电直线马达的方法，包括如下步骤：

1)利用压电陶瓷或压电单晶材料，制备矩形或正方形谐振压电换能器；谐振压电换能器整体沿厚度方向极化；

2)利用压电陶瓷或压电单晶材料，制备矩形切变压电致动器；所述切变压电致动器的长度与宽度与步骤1)所制成的谐振压电换能器的宽度与厚度一致；

3)沿长度方向极化切变压电致动器，磨去极化用的端面电极；沿厚度方向的上表面和下表面上分别被上表面电极和下表面电极；

4)将切变压电致动器与谐振压电换能器紧密粘接在一起构成复合压电驱动定子；复合压电驱动定子需工作在谐振压电换能器的特定谐振工作模式上；

5)在复合压电驱动定子的切变压电致动器一侧端部粘接驱动用的摩擦头；

6)将夹具、压力弹簧和滑块组件与复合压电驱动定子紧密装配在一起，完成融合切变压电致动器的复合驱动模式压电直线马达的制备。

9.如权利要求8所述融合切变压电致动器复合驱动模式的压电直线马达的制备方法，其特征是，步骤2所述切变压电致动器的长度与宽度与谐振压电换能器的宽度与厚度一致，具体是将所述谐振压电换能器沿长度方向的端部截去一个长方体部分，截去的长方体部分的体积不超过所述谐振压电换能器体积的20％；再选用和截去的长方体部分同体积、同形状的切变压电致动器粘接复合在所述谐振压电换能器的端部而制成。

10.如权利要求8所述融合切变压电致动器复合驱动模式的压电直线马达的制备方法，其特征是，针对步骤4)所述复合压电驱动定子，在谐振压电换能器上施加交流电压，使得谐振压电换能器按照设定的振动模式激发谐振动，而驱动滑块产生直线运动；在所述切变压电致动器的上表面和下表面电极上施加直流电压，压电切变形变，使得复合压电驱动定子驱动滑块产生亚微米或纳米位移。