[发明专利]一种惯性旋转压电马达

说明书

本发明涉及一种惯性旋转压电马达，属于精密驱动与定位技术领域。包括定子机构、转动机构、一对压电振子机构和自箝位机构；定子机构包括中心轴和底座；转动机构包括顶板、底板和一对侧板；一对压电振子机构结构相同，压电振子机构包括配重块、安装臂和压电片；自箝位机构包括一对夹片、预紧弹簧和预紧螺栓。工作时，采用正弦信号控制，向一对压电振子机构中的两个压电片输入正弦信号，一对压电振子机构在一个周期内带动转动机构侧板和夹片实现正转或反转交替的转动；夹片在由初始位置顺时针转动时，抱紧中心轴，实现箝位过程；夹片在逆时针转动时松开中心轴，转动机构的逆时针惯性转动不受限制，如此往复，实现马达的连续逆时针转动，提升了工作效率。

技术领域

本发明属于精密驱动与定位技术领域，具体涉及一种惯性旋转压电马达。

背景技术

压电马达是利用压电材料的逆压电效应来实现电能到机械能的转换。近年来，压电马达由于其体积小，功率密度大，响应快，无电磁干扰等优点广泛应用于精密驱动与定位、生物技术、医疗设备、航天科技等领域。根据驱动原理，压电陶瓷（PZT马达可分为超声马达和准静态马达）。超声马达一般由摩擦力驱动。通过行波或驻波在定子与转子之间高频传播。由于超声马达的高频特性，可以实现相对较高的工作速度，但是由于摩擦力的作用，定子和转子的材料很快就会磨损，马达的效率和使用寿命受到驱动原理的限制。准静态马达的频率相对较低，如尺蠖马达。尺蠖马达通过夹紧单元和驱动振子的配合实现单向运动。由于电机在准静态下的运行频率较低，大多数蜗杆电机的速度都很低。但是使用寿命比超声波马达长很多。

现有的惯性旋转马达的普遍结构为偏心机构，其转动机构为一对质量块，两质量块一侧通过柔性铰链连接，另一侧安装振子机构，中心位置安装定子轴，工作时通过振子机构带动质量块的开合动作实现自箝位。现有的旋转马达的运动效率低下，并且具有较大的动不平衡，运动稳定性差，且易加剧零部件的磨损，缩短寿命；本发明结构上采用对称式布局，一对压电振子机构关于中心轴对称，使得压电马达工作时运动更加平稳，并且由于采用一对压电振子谐振运动，运动效率更高。

发明内容

为了提高压电马达的效率和使用寿命，本发明提供一种惯性旋转压电马达。

一种惯性旋转压电马达包括定子机构4、转动机构2、一对压电振子机构1、自箝位机构3；

所述定子机构4包括中心轴41、底座42；所述中心轴41的下端固定设于底座42的中部；转动机构2通过轴承设于中心轴41上；

所述转动机构2包括顶板21、底板29和两块侧板23；两块侧板23平行活动设于顶板21和底板29之间；顶板21和底板29的中部开设有贯通的中心孔22；

一对压电振子机构1结构相同，压电振子机构包括安装臂12、配重块11和压电片13；所述配重块11固定设于安装臂12的一端，所述压电片13固定设于安装臂侧面15上，安装臂12的另一端固定连接着一块侧板23；另一只压电振子机构通过另一只安装臂固定连接着另一块侧板；一对压电振子机构对称设于转动机构上；

所述自箝位机构包括一对夹片31；夹片31的一端为圆弧片，夹片31的一端为折弯片，折弯片上开设有通孔；一对夹片31的圆弧片夹持着中心轴41，一对夹片31的折弯片通过通孔和预紧螺栓33分别固定设于对应一侧的侧板23上；预紧螺栓33上套设有弹簧32；

工作时，向一对压电片13输入正弦信号，一对压电振子机构1在一个周期内带动转动机构2的一对侧板23转动，进而带动一对夹片31实现正转或反转交替的转动；同时一对压电振子机构1在一个周期内的振动产生的惯性力带动转动机构2产生正转或反转；当正转时自箝位机构3中的一对夹片31夹紧中心轴41，转动机构2无法转动，当反转时自箝位机构3中的一对夹片31松开中心轴41，转动机构2实现转动；由于一对压电振子机构1和自箝位机构3的工作频率一致，使正转动作一直被限制，而反转动作不受限制，实现马达的单向连续转动。

进一步限定的技术方案如下：