[发明专利]小频差高效率的卧板型面内纵-弯复合型直线超声电机

说明书

一种小频差高效率的卧板型面内纵‑弯复合型直线超声电机，其特征是它包括：一底座（7），该底座（7）用于安装超声电机各部件；一导轨（1）；该导轨（1）安装在底座（7）上，导轨（1）上安装有产生直线移动的滑块（2）；一定子，该定子也安装在底座（7）上，定子用于在电压的激励下产生机械振动；一定位固定装置；该定位固定装置用于将定子固定在底座（7）上，一预紧装置，该预紧装置用于设定定子与滑块之间的压紧力。本发明整体结构简单,便于加工,利于微小型化。

技术领域

本发明涉及一种超声电机，尤其是一种面内纵-弯复合模态型直线超声电机，具体地说是一种小频差高效率的卧板型面内纵-弯复合型直线超声电机。

背景技术

超声电机是一种新型的微特电机，属于全新概念的驱动装置。与传统电磁电机相比，不通过电-磁的转化来传递能量。其工作原理利用压电陶瓷的逆压电效应，激发定子在超声频段内的微幅振动，并通过定动子之间的摩擦作用将定子的振动转换成动子的宏观运动。直线超声电机是超声电机的一个重要的分支，由于其能够直接输出直线运动，结构更简单，定位精度和控制精度高，决定了它在微小型机械、精密定位、小功率驱动等方面具有明显的优越性；其中，复合型直线超声电机，结构简单，更容易实现小型化设计，具有极其广阔的应用前景。

近年来对复合型直线超声电机的研究主要集中在纵-弯复合型、纵-扭复合型以及纵-弯-扭复合型超声电机上，而这些电机在设计中需要考虑两相模态频率一致性的问题。经对现有卧板型超声电机的文献检索发现，赵淳生等在其申请号为200910024647.7的发明专利中所述直线超声电机以三角形结构部分作为驱动足，分别对2块压电陶瓷片进行驱动，可使振子的驱动足上产生椭圆运动，在一定预压力的作用下使得滑块产生直线运动；其不足之处在于，该直线超声电机只有一个驱动足，导致这种类型的电机输出力以及效率较低。胡泓等在其申请号为20111432921.1的中国发明中公开的直线超声电机所存在的不足之处在于，卧板型直线超声电机的定子没有一种较好的夹持定位方式，影响电机定子振动，导致电机输出力小以及效率低，而且其所使用的预压力施加方式，不能保证两个驱动足受力均匀和电机输出性能的稳定性。

根据文献查阅，目前尚未有一种小频差高效率的卧板型面内纵-弯复合型直线超声电机可供使用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的超声直线电机存在两相模态频率不一致和驱动足驱动力较小，导致电机效率低的问题，设计一种小频差高效率的卧板型面内纵-弯复合型直线超声电机。它采用压电陶瓷的d31效应来激发弹性体振动，定子产生的机械振动通过摩擦耦合驱动滑块作直线运动，一方面保证直线超声电机定子的空间自由度唯一，确保电机输出性能的稳定；另一方面它能调节定子与滑块间的预压力，并便于测量预压力大小。

本发明的技术方案是：

一种小频差高效率的卧板型面内纵-弯复合型直线超声电机，其特征是它包括：

一底座7，该底座7用于安装超声电机各部件；

一导轨1；该导轨1安装在底座7上，导轨1上安装有产生直线移动的滑块2；

一定子，该定子也安装在底座7上，定子用于在电压的激励下产生机械振动；所述定子主要由金属弹性体5和压电陶瓷片4组成, 金属弹性体5上安装压电陶瓷4的部分开有对称的槽，压电陶瓷对称安装在所述槽的两侧；金属弹性体5与滑块相接触的一侧安装有类Ω形驱动足；通过槽和类Ω形驱动足的双重作用使得定子具有一阶纵向振动和二阶弯曲振动的频率差小于500Hz，以使面内纵-弯复合振动的共振频率趋于一致性，同时还能增大电机定子纵-弯复合振动的振幅；所述定子产生的机械振动驱动所述滑块2作直线运动；

一定位固定装置；该定位固定装置用于将定子固定在底座7上，它主要由两个L型定位支架6和两个尼龙套3组成，两个尼龙套3分别套装在金属弹性体5的两端上，两个L型定位支架6固定在底座7上并分别与两个尼龙套3相抵，实现金属弹性体的纵向定位；