[实用新型]基于框架板结构定子驱动的压电平面电机

说明书

本实用新型公开了一种基于框架板结构定子驱动的压电平面电机，由定子组件、动子组件、底座构成。所述定子组件连接动子组件安装于底座上，所述动子组件与定子组件之间形成两向运动的滚动副。本实用新型采用简单的框架板定子基体，同时实现动子两直线自由度方向的直接驱动，从而使电机能产生微米级甚至更高精度等级的精密运动性，并使电机具有快速响应特性；定子组件的四对驱动足交替地推动移动平台作平面运动，能成倍增大电机输出动力，并使电机运行更趋稳定。

技术领域

本实用新型涉及压电精密驱动技术领域，具体涉及一种基于框架板结构定子驱动的压电平面电机。

背景技术

随着科技的进步，精密定位控制及科学仪器等领域对电机驱动的要求越来越高，单一方向的驱动已经满足不了需求。压电平面电机作为一种新型驱动器，是在单自由度超声电机的基础上发展起来的，其利用压电陶瓷的逆压电效应，将交变电压转换为压电陶瓷的周期性变形，进一步激励出压电平面电机定子的振动，通过定子共振实现振动的放大，并使驱动区域内的点形成椭圆或者斜线振动轨迹；当压电驱动器定子预压在动子上时，由于接触面上的摩擦耦合，椭圆或斜线轨迹会被转换为动子的宏观连续运动。基于其工作原理，压电平面电机具有低速大转矩、功率密度高、定位精度高、响应速度快、断电自锁和无电磁干扰等诸多优点；此外，压电超声电机通过摩擦耦合可以实现对动子的直接驱动，并能够通过合理的设计实现对动子的平面驱动，可有效地简化驱动系统。此外，电磁平面电机结构复杂，在设计和工艺上都存在很多困难，不易小型化，且不适合低速、直接驱动的应用场合，而压电平面电机正好填补了这方面的空缺；因而压电平面电机在近30年得到了广泛的研究与发展，比如刘俊标推出圆柱杆振动驱动的平面电机，时运来基于变截杆在正交方向上两个四阶弯振，研制出一种柱杆式两自由度平面电机，该电机最高速度190mm/s，最大推力19N；哈工大陈维山推出基于十字正交聚能器驱动的平面超声电机，推力达100N；严亮等研制出单定子两自由度平面超声的新原理及动力学结构；虽然压电平面电机是当前超声电机研究领域的一大热点，在某些方面，已初步显示出其优越性。但是当前对压电平面电机还缺少深入系统的研究，同时也存在输出性能较差，运行控制复杂，电机结构样式有限等缺点，故更多地发明压电平面电机新原理及其定子压电换能结构仍是压电平面电机研究的重要方面。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是：提供一种基于框架板结构定子驱动的压电平面电机，结构简单、响应速度快、效率高、应用范围更广泛。

本实用新型为解决上述问题所提供的技术方案为：一种基于框架板结构定子驱动的压电平面电机，包括定子组件、动子组件和底座；所述定子组件连接动子组件并置于底座上，所述动子组件与定子组件之间形成两向运动的滚动副；

所述定子组件包括定子基体、压电陶瓷片和驱动头，所述定子基体包括口字形结构板及其内部上下两两沿中线对称分布的四根纵杆、左右两两沿中线对称分布的四根横杆，所述压电陶瓷片贴附于纵杆和横杆的四个侧面，所述驱动头设置在纵杆和横杆远离口字形结构板的一端。

优选的，其中粘贴在横杆与纵杆上、下表面的压电陶瓷片为面外反对称弯振激励陶瓷，粘贴在纵杆左、右表面的压电陶瓷片为纵杆面内弯振激励陶瓷，粘贴在横杆左、右表面的压电陶瓷片为横杆面内弯振激励陶瓷。

优选的，所述动子组件由移动平台，平台支撑件构成，所述移动平台呈矩形板结构，所述平台支撑件包括设有一定数量呈半球形结构凹坑的矩形板及安装于凹坑内的滚珠，所述移动平台与滚珠直接接触并构成滚动副。

优选的，所述底座包括方形板及安装于方形板上的定子组件连接件、动子组件连接件，所述定子组件连接件由四个L形垫台组成，所述L形垫台垂直端设有橡皮顶针且四个L形垫台沿矩形的四个角放置并通过螺钉与方形板固定连接，所述橡皮顶针和口字形结构板四个角上的定子固定安装孔配合；所述动子组件连接件包括U形立板、弹性垫片，所述U形立板通过沉头螺钉固定安装在方形板左侧且U形口朝右，通过调节螺钉连接平台支撑件且连接面压入了弹性垫片。

优选的，所述方形板四个边角处装有底座固定螺钉。