[发明专利]组合式平面三自由度超声波电机振子及其驱动方法

权利要求书

1.组合式平面三自由度超声波电机振子，其特征在于，它包括连接装置(2)及两个夹心式柱状压电换能器组件(1和3)，所述该两个夹心式柱状压电换能器组件的结构均相同，为沿y轴方向镜像对称结构，每个夹心式柱状压电换能器组件均由一个中柱、两个端柱、两组x向弯振压电陶瓷组件、四组z向弯振压电陶瓷组件以及两根螺钉构成，中柱位于夹心式柱状换能器组件正中，两侧对称排布x向弯振陶瓷组，每个x向弯振陶瓷组件外侧对称相向排布两组z向弯振压电陶瓷组件，z向弯振压电陶瓷组外侧放置端柱，端柱具有突出点作为驱动足且朝向底面，再由两根螺钉从两侧相对拧紧固定；所述各组x向弯振压电陶瓷组件的结构均相同，每组x向弯振压电陶瓷组件均由四片相同结构的陶瓷片及一片电极片构成，电极片的两侧各有两片压电陶瓷片，所述夹心式柱状压电换能器组件包含的所有压电陶瓷片均为长方形带半圆孔薄板并且沿厚度方向极化，所述每组x向弯振压电陶瓷组件所含的电极片任意一侧的两片压电陶瓷片的长边与z轴同向，且半圆孔口相对形成圆孔粘接在电极片的一侧表面上，另外两片压电陶瓷片同样方式粘接在电极片的另一侧表面上，位于电极片任意一侧的两片压电陶瓷片的极化方向相反，位于电极片两侧的对称位置上的两片压电陶瓷片的极化方向也相反，位于中柱两端的两组x向弯振压电陶瓷组件的对称位置上的两片压电陶瓷片的极化方向也相反；所述各组z向弯振压电陶瓷组件的结构均相同，每组z向弯振压电陶瓷组件均由两片相同结构的陶瓷片及一片电极片构成，两片压电陶瓷片的长边与电极片的长边对齐，对称粘接在电极片的两侧表面上，位于同一组z向弯振压电陶瓷组件两侧的两片压电陶瓷片的极化方向相反，位于换能器一端上下相邻的两组z向弯振压电陶瓷组件的相邻两片压电陶瓷片的极化方向相反，位于换能器两端的对称位置上的两组z向弯振压电陶瓷组件的对称位置上的两片压电陶瓷片的极化方向也相反；所述夹心式柱状压电换能器组件所包含的所有压电陶瓷片根据其极化方向可以分成两组，压电陶瓷片(1-3-1、1-3-5、1-5-2、1-5-4、1-8-2、1-9-1、1-10-1、1-11-2、3-3-1、3-3-5、3-5-2、3-5-4、3-8-2、3-9-1、3-10-1和3-11-2)为一组，压电陶瓷片(1-3-2、1-3-4、1-5-1、1-5-5、1-8-1、1-9-2、1-10-2、1-11-1、3-3-2、3-3-4、3-5-1、3-5-5、3-8-1、3-9-2、3-10-2和3-11-1)为另一组，两组的极化方向分别为y轴正方向和y轴负方向。

2.根据权利要求1所述的组合式平面三自由度超声波电机振子，其特征在于，每片压电陶瓷片均由压电体和一对电极涂层组成，组成这一对电极涂层的两个涂层分别位于压电体的双侧长方形带半圆孔表面上。

3.驱动权利要求1所述的组合式平面三自由度超声波电机振子的驱动方法为：用于实现沿x方向直线驱动时，对电机振子施加具有π/2的相位差的两相电压激励信号，其中的一相电压激励信号用于驱动两个夹心式柱状压电换能器组件的所有x向弯振压电陶瓷组件，另一相电压激励信号用于驱动两个夹心式柱状压电换能器组件的所有z向弯振压电陶瓷组件；用于实现沿y方向直线驱动时，其中的一相电压激励信号用于驱动两个夹心式柱状压电换能器的z向弯振压电陶瓷组件(1-9、1-10、3-9和3-10)，另一相电压激励信号用于驱动两个夹心式柱状压电换能器的z向弯振压电陶瓷组件(1-8、1-11、3-8和3-11)，所有x向弯振压电陶瓷组件接地；用于实现绕z轴旋转驱动时，其中的一相电压激励信号用于驱动两个夹心式柱状压电换能器的z向弯振压电陶瓷组件(1-9、1-10、3-8和3-11)，另一相电压激励信号用于驱动两个夹心式柱状压电换能器的z向弯振压电陶瓷组件(1-8、1-11、3-9和3-10)，所有x向弯振压电陶瓷组件接地。