[发明专利]一种旋转压电马达

说明书

本发明涉及一种旋转压电马达，属于精密驱动与定位技术领域。包括底座、定子机构和动子机构。底座为L型底座，底座的直立板为正方形框架；定子机构包括十字形框架、两对旋转压电片和两对箝拉压电片，两对旋转压电片设于一对垂直臂上形成驱动单元；两对箝拉压电片设于一对水平臂上形成箝位单元；定子机构固定设于底座的正方形框架内；动子机构包括输出轴和支撑滑块；输出轴通过轴承贯穿设于支撑滑块的上部，支撑滑块的下部通过T型槽配合设于底座上。本发明利用正弦信号控制定子的驱动和箝位动作，实现了定子与输出轴的接触都是突变的，定子与动子之间靠静摩擦力驱动，不存在滑动摩擦力，定子与动子之间没有磨损，延长马达寿命。

技术领域

本发明属于精密驱动与定位技术领域，具体涉及一种旋转压电马达。

背景技术

压电马达，也称为超声波马达，通过逆压电效应利用振动器的机械振动。电机的运动和扭矩是通过振动器和滑块(转子)之间的摩擦获得的。迄今为止，它们已广泛应用于机器人，高精度仪器中，研究人员喜欢压电电机的原因是它们与电磁电机相比具有优越的优点，包括结构紧凑简单、无线圈、响应迅速、重量和功耗最小、断电状态下自锁以及没有电磁干扰等。

压电马达可分为超声马达和准静态马达。超声马达靠定子与动子之间的摩擦力驱动使动子运动，工作在谐振状态，频率高，速度快。因为由单一谐波驱动，定子驱动动子的过程是渐进的，定子与动子之间存在滑动摩擦力，磨损严重，寿命短。2016年，杨等人创造了一种空载速度为342转/分、频率为57.47千赫的纵向弯曲复合驱动电机。尽管如此，最大扭矩仅为6.26 N mm，高频带来高速，但由于摩擦联轴器的驱动原理，限制了电机的效率和使用寿命。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。理论上讲，尺蠖马达在运行过程中不存在滑动摩擦，不存在摩擦磨损，效率很高，寿命比较长。同时，这种类型的压电马达需要两个箱位单元和一个驱动单元同步交替动作，从控制的角度讲难度比较大，需要比较复杂的电路实现有效的控制。

发明内容

为解决超声马达摩擦磨损严重和准静态马达频率低速度低得缺点，本发明提供了一种旋转压电马达。

一种旋转压电马达包括底座4、定子机构3和动子机构。

所述底座4为L型底座；底座4的水平底板上开有倒T型槽41，底座4的直立板为正方形框架；

所述定子机构3包括十字形框架31、两对旋转压电片34和两对箝位压电片35；所述十字形框架的中部开设有盲孔，盲孔为圆台槽口32；两对旋转压电片34分别固定设于十字形框架的一对垂直臂38的两侧面上，形成驱动单元；两对箝位压电片35分别固定设于十字形框架的一对水平臂33的两侧面上，形成箝位单元；所述十字形框架31通过一对水平臂33的悬臂端与底座4的正方形框架的内壁固定连接固定在底座4的正方形框架内，所述一对垂直臂38的悬臂端与底座4的正方形框架的内壁不接触；

所述动子机构包括输出轴1和支撑滑块2；输出轴1通过轴承贯穿设于支撑滑块2的上部，输出轴1的一端为圆台顶尖11，且输出轴1的圆台顶尖11位于十字形框架的圆台槽口32内；支撑滑块2的下部与倒T型槽41配合设于底座4上；

所述底座4的直立板和动子机构的支撑滑块2之间设有预紧机构；

工作时，向两对旋转压电片34输入正弦信号，一对垂直臂38的弹性振子在一个周期内带动定子机构3实现正转或反转交替的转动；向两对箝位压电片35输入方波信号，一对水平臂33的弹性振子在一个周期内实现定子机构3在垂直于旋转面的方向上前后移动，实现定子机构3上的圆台槽口32的孔口与输出轴1的圆台顶尖11接触，实现箝位过程；同时向两对旋转压电片34、两对箝位压电片35分别输入频率相等的正弦信号或方波信号，使旋转驱动动作和箝位动作同步进行，以实现马达的连续转动。

进一步限定的技术方案如下：