[发明专利]基于口齿形压电振子驱动的平面超声电机及其工作模态

权利要求书

1.基于口齿形压电振子驱动的平面超声电机，包括定子组件、动子组件和支座组件，其特征在于，所述定子组件安装于所述动子组件与所述支座组件之间；

所述定子组件包括口齿形结构板, 口齿形结构板呈方框形，口齿形结构板四个内角的转角处设置有槽孔，且四角上设置有螺纹孔；口齿形结构板一对边的内侧设置有纵齿，另一对边的内侧设置有横齿；纵齿和横齿均呈方形条状，其端部呈锥形，纵齿和横齿的内部均设置有调整孔，其长度与纵齿和横齿锥形端部的底面平齐,调整孔的中轴线分别与纵齿和横齿中心线重合；纵齿和横齿的四周表面粘帖有压电陶瓷激励组件，压电陶瓷激励组件包括面外纵振激励陶瓷和面内弯振激励陶瓷，纵齿和横齿的平面粘贴有面外纵振激励陶瓷，所述面外纵振激励陶瓷分别对称粘贴于纵齿和横齿的正反平面；纵齿和横齿的侧面粘贴有面内弯振激励陶瓷，所述面内弯振激励陶瓷分别对称粘贴于纵齿和横齿的左右侧面；纵齿和横齿的端部的平面均设置有驱动足，驱动足的厚度略高于面外纵振激励陶瓷的厚度，驱动足顶面涂覆有高性能耐磨擦材料；

所述动子组件包括平面滑板和动子支座，动子支座设置有凹坑，凹坑内装有滚珠，并覆盖于平面滑板上；

所述支座组件包括立板和底板，底板的上面固定有立板，立板呈“U”形，立板上设置有螺孔，立板的一侧底板上面固定有凸台并设有通孔，凸台上装有垫片，底板装有支座固定螺钉；

所述立板通过螺栓与动子支座连接，定子固定螺钉穿过立板上的凸台和垫片与结构板上的螺纹孔固定连接，驱动足的顶面与动子组件的平面滑板底面连接。

2.根据权利要求1所述的基于口齿形压电振子驱动的平面超声电机，其特征在于，所述高性能耐磨擦材料为聚偏氟乙烯基摩擦材料。

3.一种如权利要求1所述的基于口齿形压电振子驱动的平面超声电机的工作方法，其特征在于，利用定子组件特定的两相工作模态振动，其中，面外反对称弯振模态用于实现动子组件与定子组件之间的接触与脱离，面内对称弯振模态则分别实现驱动动子组件的平面滑板沿y向和x向的运动；

所述面外反对称弯振模态是基于压电陶瓷的逆压电效应，通过对面外纵振激励陶瓷施加特定的激励电压，上下对称的纵齿和左右对称的横齿基于口齿形结构板平面的面外弯曲振动，驱使纵齿和横齿末端分别沿垂直于口齿形结构板平面的两反方向弯曲并高出口齿形结构板的平面，纵齿和横齿的面外弯曲振动振型相反，使得口齿形结构板的纵齿和横齿上的驱动足分为两组交替的保持和动子组件的平面滑板接触与分离；

所述面内对称弯振模态是通过对面内弯振激励陶瓷施加特定的激励电压，激发纵齿和横齿基于口齿形结构板平面的面内弯曲振动，纵齿的面内弯曲振动振型对称，使得纵齿上的驱动足交替推动动子组件的平面滑板沿x向移动；横齿的面内弯曲振动振型对称，使得横齿上的驱动足交替的推动动子组件的平面滑板沿y向移动。