[实用新型]一种微小型精密压电超声驱动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种微小型精密压电超声驱动装置，属于微驱动技术领域。

背景技术

利用定子弯曲振动模态的螺纹副驱动型旋转-直线超声电机是诸多类型超声电机中的一种，相对于其它类型的超声电机，该类超声电机的定子与输出轴通过螺纹副传动，通过激发定子空间上相互正交的两个弯曲振动模态，利用振动的耦合与叠加，在定子驱动端的内表面产生驱动行波，它能够较容易的实现螺纹输出轴旋转-直线自由度运动的输出。它与圆盘行波类型的超声电机相比，具有结构简单、易于微型化及定位精度高的特点。基于螺纹副传动的螺纹副驱动型超声电机根据超声电机定子结构与激振模式的不同可分为以下几种：定子为多面体结构的利用面内弯曲振动模态耦合驱动行波的螺纹驱动多面体超声电机，利用环状超薄结构定子面内弯曲振动模态驻波驱动的螺纹副驱动型超声电机，这几种电机的定子多采用多面体或圆环状结构，通过激发定子的面内振动模态实现电机输出部件的旋转-直线运动。

随着螺纹副驱动型超声电机的不断发展，一种定子采用悬臂梁结构的一端固支的压电复合弯曲梁螺纹副驱动型直线电机也被大量的研究学者研究了，该类电机主要是利用柱状悬臂梁结构定子的空间正交弯曲振动模态的耦合产生驱动行波，实现输出轴的运动输出；另一种具有代表意义的螺纹驱动型柱状旋转-直线超声电机主要有定子为粘贴压电片的金属管式与压电管式两种类型的超声波导螺杆电动机，该超声波导螺杆电动机主要是利用两端自由约束的柱体定子空间上正交的两个一阶弯曲振动相互耦合，在定子自由端的内表面产生驱动行波，定子与输出轴通过螺纹副传动，在轴向负载力的作用下实现输出轴的旋转-直线运动输出；上述螺纹副驱动型超声电机定子所用的压电元件多采用d₃₁振动模式，利用该种振动模式使得电机在微型化制造方面存在一定的优势。综上所述，当前研究学者针对螺纹副驱动型超声电机所做的研究工作主要是集中在电机本体性能的提升，然而，在螺纹副驱动型超声电机的封装设计方面却鲜有报道，这使得螺纹副驱动型超声电机在精密驱动技术领域应用过程中严重的缺乏可靠性、安全性与实用性，这一定程度上限制了螺纹副驱动型超声电机在光学精密仪器、航空航天、数码产品、智能机器人以及医疗器械等精密驱动技术领域中的进一步发展与应用。

发明内容

为了解决螺纹副驱动型超声电机因未进行封装设计而导致其在微驱动技术领域应用过程中缺乏可靠性、安全性与实用性等技术问题，本实用新型公开了一种微小型精密压电超声驱动装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

所述的一种微小型精密压电超声驱动装置包括封装外架、电机输出轴、螺母弹性体、紧固螺钉、压电元件和封装后盖，封装外架通过紧固螺钉与螺母弹性体固定，螺母弹性体与压电元件胶粘固定，电机输出轴与螺母弹性体螺纹连接，封装后盖与封装外架螺纹连接；所述封装外架设置有端部通孔、阶梯平面、端部外圆周面、紧固螺钉安装孔和封装内螺纹，所述端部通孔用于实现电机输出轴的运动输出，阶梯平面可作为封装外架与外围装置的连接平面，端部外圆周面通过与外围装置过盈配合固定封装外架，紧固螺钉安装孔通过紧固螺钉将螺母弹性体固定在封装外架上，封装内螺纹与封装后盖通过螺纹连接固定螺母弹性体；所述电机输出轴设置有输出轴外螺纹和解耦球头，所述输出轴外螺纹与螺母弹性体螺纹连接，解耦球头通过解耦可用于将输出的旋转-直线运动转换为直线运动；所述螺母弹性体设置有弹性体内螺纹、弹性体锥孔和弹性体外棱面，所述弹性体内螺纹与电机输出轴螺纹连接，弹性体锥孔通过紧固螺钉固定螺母弹性体，弹性体外棱面与压电元件胶粘连接；所述封装后盖设置有封装后盖外螺纹、导线孔和手动端面，所述封装后盖外螺纹通过封装内螺纹与封装外架螺纹连接，导线孔用于引出压电元件的导线，手动端面用于辅助旋紧封装后盖。

所述封装外架的端部通孔的内径与电机输出轴的外径满足的比值范围为1.1~1.5；封装外架的外径与端部外圆周面的外径比值满足的范围为1.5~3。所述螺母弹性体沿圆周方向设置有2个弹性体外棱面，弹性体外棱面与压电元件胶粘连接；封装外架的长度与螺母弹性体的长度比的取值范围为1~3；所述封装外架沿圆周方向设置有4个紧固螺钉安装孔，分别与4个紧固螺钉螺纹连接。