[发明专利]一种基于3D打印树脂定子的贴片式直线超声电机

说明书

本发明公开了一种基于3D打印树脂定子的贴片式直线超声电机，包括：一个定子、一个动子、两片压电陶瓷片和两个固定凸台；定子是在长方体基础上切除一个角构成的五边棱柱，在斜侧面有连个对称分布的凸台，定子带动动子做旋转运动，两个压电陶瓷片与定子胶接。本发明中，定子结构简单，加工方式新颖，易实现微型化，电频率一致性较好，输出力矩大，可应用于医疗、精密控制、对焦系统。

技术领域

本发明涉及直线超声电机技术领域，尤其是一种基于3D打印树脂定子的贴片式直线超声电机。

背景技术

超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动带动转子运动，与电磁式电机相比，具有不易受电磁干扰、断电自锁、响应速度快、易于小型化等优点，另外还能适应强辐射、真空环境。在精密驱动、医疗器材、核辐射区无人检测、航空航天等领域有广泛的应用前景。其中，直线超声电机具有不需要多余机械结构传动的特点，在国内外备受关注。美国专利US8217553B2，提出了一种长方体超声电机，利用定子的两个正交弯振模态，驱动螺杆轴向直线运动。我国专利CN 201310229534.7提出了不对称振动模态的三棱柱形直线超声电机，激励存在相位差的两个工作模态，驱动螺纹转动。我国专利CN 201210497227.2公开了一种螺纹式直线超声电机，在定子上激励出纵振和扭振的复合振动，通过螺纹摩擦驱动转子运动。

上述螺纹副驱动的直线超声电机具有作动精度高、体积小等特点，但目前随着微机电系统的发展和医疗设备的小型化，对电机的尺寸和安装方式提出了更高的要求，以满足电子设备和医疗器材狭小的安装空间。由于螺纹机械加工技术的限制，使得定子尺寸受到一定限制，电机难以进一步小型化。同时，机械加工的微型螺纹质量差，定子的输出力矩小，动子运动效率低。

表面织构微细制备技术是利用激光、电火花等制造技术，在结构表面加工出微米级别的摩擦副表面，普通机械加工方法加工误差大，且不易控制摩擦副表面织构分布和形状。表面织构技术可以显著提高界面性能，加工微型的摩擦结构，在微机械结构中可用于替代螺纹的摩擦传递作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于3D打印树脂定子的贴片式直线超声电机，定子结构简单，加工方式新颖，易实现微型化，电频率一致性较好，输出力矩大，可应用于医疗、精密控制、对焦系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于3D打印树脂定子的贴片式直线超声电机，包括：一个定子、一个动子、两片压电陶瓷片和两个固定凸台；定子是在长方体基础上切除一个角构成的五边棱柱，在斜侧面有两个对称分布的凸台，定子带动动子做旋转运动，两个压电陶瓷片与定子胶接。

优选的，定子材料为非金属材料韧性光敏树脂，由3D打印方式加工而成。

优选的，定子中心为通孔，孔中间段内壁有球状突起的微织结构螺纹，定子工作时，微织结构螺纹突起产生椭圆运动，带动动子做旋转运动，动子在摩擦接触下降旋转运动转化为直线运动。

优选的，动子材料为韧性光敏树脂，外形为柱状光杆，由3D打印方式加工而成。

优选的，压电陶瓷片材料为PZT8压电陶瓷，外形为板状长方体，上下表面镀有电极。

本发明的有益效果为：(1)本发明采用3D打印技术，电机尺寸可以达到1毫米以内，有利于电机的微型化，可以在内窥镜等精密仪器、医疗设备中作为作动装置，3D打印精度高，可以构造复杂的定子内孔结构和螺纹样式；(2)本发明采用3D打印技术制造电机定子，定子材料为非金属，不易氧化和腐蚀，电机寿命长，动子材料可更换；(3)本发明采用材料为韧性光敏树脂，不易受磁场和电场干扰，利于在航天活动中精密驱动和在核电站核辐射区作动；(4)本发明采用螺纹状微织结构，增加了定子与动子之间的有效接触，该结构有利于提高电机直线运动的输出力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。