[发明专利]无冲击矩形板压电微电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种压电微电机，尤其涉及一种无冲击矩形板压电微电机。

背景技术

压电微电机利用压电陶瓷的逆压电效应，将电能转化为定子的振动能，定子再通过摩擦驱动转子旋转或运动部件做直线或旋转运动。当其工作在超声频段时，也称为超声电机。

与传统的电磁驱动器相比，压电电机具有许多特点和优点，比如：

1、结构紧凑，能量密度(转矩/质量)大，易于微型化；

2、低速大力矩，无需齿轮减速机构，可以实现直接驱动；

3、电机响应速度快，并且能实现断电自锁；

4、位置和速度控制性好，位移分辨率高；

5、超声波电机是通过振动摩擦进行能量转换的，在转换过程中不产生磁场，亦不受外界磁场干扰，抗电磁干扰能力强；

6、安静无噪声，超声波电机工作在超声频段，由于不需要齿轮等减速机构，所以可以安静无噪声的运行；

7、设计灵活，结构形式多样化。

由于压电电机具有重量轻、结构紧凑、驱动电压低等特点，使其特别适合用于设备和机构的直接驱动，而不需要减速机构。

面内驱动的矩形板直线超声电机由于精度高、结构简单、性能稳定，已经被广泛应用于各种需要精密驱动的场合。该类直线电机还发展出双足驱动电机等变种，应用前景良好。但是该类型电机也有难以克服的问题，即由于其驻波驱动方式，在运行时对所驱动的导轨有冲击，在有些场合，比如在电子束、离子束曝光设备中，这种冲击产生的晃动会对设备的稳定工作产生较大影响。这种驻波型电机的较大的冲击力，往往对所驱动部件的工作状态造成干扰。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种无冲击矩形板压电微电机，消除上述的冲击力。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种无冲击矩形板压电微电机，通过在定子的驱动面上激发行波驱动转子，实现驱动过程中的无冲击效果。

为实现上述目的，本发明提供了一种无冲击矩形板压电微电机，包括定子和转子，其特征在于，所述定子为表面上具有至少两个压电片的矩形基板，所述矩形基板具有环绕所述转子的通孔，所述个压电片皆邻接于所述通孔；

用于驱动所述无冲击矩形板压电微电机的激励信号被加载在所述矩形基板和所述压电片不与所述矩形基板相接的表面之间，所述激励信号包括彼此间相位相差π/2的第一激励信号和第二激励信号，相邻的两个压电片上加载的激励信号不同；

所述激励信号使定子产生的一阶纵振和二阶弯振的复合振动使所述通孔的表面上形成行波，所述行波使所述通孔的表面能通过摩擦力驱动所述转子转动。

进一步地，包括第一压电片、第二压电片、第三压电片和第四压电片，所述第一压电片、第二压电片、第三压电片和第四压电片分布在所述基板的第一表面上，且依次排布以环绕所述通孔；所述第一压电片、第二压电片、第三压电片和第四压电片的极化方向皆平行于所述基板的第一表面的法线，所述第一压电片和第三压电片的极化方向与所述第二压电片和第四压电片的极化方向相反；所述基板为金属板，所述通孔在所述矩形基板的中心处。

进一步地，所述通孔的表面部分地为圆锥面，所述圆锥面沿所述基板的第一表面的法线向所述基板的第一表面展开；所述行波使所述圆锥面能通过摩擦力驱动所述转子转动。

进一步地，还包括输出轴，所述输出轴与所述转子相连以输出转动力矩。

进一步地，所述第一压电片、第二压电片、第三压电片和第四压电片的第一表面与所述矩形基板的第一表面相接，所述第一压电片、第二压电片、第三压电片和第四压电片的第二表面上分别具有第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；所述矩形基板接地，所述第一电极和第三电极上加载所述第一激励信号，所述第二电极和第四电极上加载所述第二激励信号；所述第一激励信号为正弦激励信号，所述第二激励信号为余弦激励信号。

进一步地，所述通孔的表面还包括第二圆锥面，所述第二圆锥面沿所述基板的第二表面的法线向所述基板的第二表面展开；所述无冲击矩形板压电微电机还包括第二转子，所述输出轴与所述第二转子相连；所述行波使所述第二圆锥面能通过摩擦力驱动所述第二转子转动。