[发明专利]一种基于非对称结构的单模微型超声电机

权利要求书

1.一种基于非对称结构的单模微型超声电机，其特征在于：包括定子机构、转子机构和预压弹簧（5）；

所述定子机构包括单模压电振子（1）和两对压电陶瓷片；所述单模压电振子（1）为金属的空心的平行四边形框架，平行四边形框架的轴向一侧面的上下一对边框上分别设有第一圆弧面（11），且一对第一圆弧面（11）上下对称；平行四边形框架的轴向另一侧面的上下一对边框上分别设有第二圆弧面（12），且一对第二圆弧面（12）上下对称；一对压电陶瓷片为第一压电陶瓷片（7）和第二压电陶瓷片（8），中心对称固定设于单模压电振子（1）上下对称的一对边框的外侧面上，且第一压电陶瓷片（7）和第二压电陶瓷片（8）的极化方向相反；另一对压电陶瓷片为第三压电陶瓷片（9）和第四压电陶瓷片（10），中心对称固定设于单模压电振子（1）左右对称的一对边框的外侧面上，且第三压电陶瓷片（9）和第四压电陶瓷片（10）的极化方向相反；

所述转子机构包括一对转子和转轴（2）；一对转子为第一转子（3）和第二转子（4），设于转轴（2）上，且能在转轴（2）上沿着轴向滑动；所述第一转子（3）和第二转子（4）为结构相同的圆锥台状，且小直径端相对位于转轴（2）上；

所述转轴（2）的一端设有端盖（21），另一端上开设有一条以上的卡槽（22），每条卡槽（22）内配合设有卡簧（6）；

所述预压弹簧（5）套设在端盖（21）和与之相邻的一对转子中的一个转子之间的转轴（2）上，并紧压端盖（21）和与之相邻的一对转子中的一个转子；

所述定子机构的单模压电振子（1）套设于所述转子机构的一对转子上，且单模压电振子（1）的一对圆弧面作为摩擦界面，与转子机构的一对转子的圆锥面耦合接触；

所述定子机构具有两个工作模态：当两对压电陶瓷片同时施加一阶频率的电压信号时，实现一阶平面收缩扩张振动模态；一对第一圆弧面（11）和一对第二圆弧面（12）表面质点的运动轨迹为经过第二四象限的斜线轨迹，单模压电振子（1）与转子机构的一对转子的圆锥面耦合接触产生的摩擦力，实现转子机构的顺时针运动输出；

当两对压电陶瓷片同时施加二阶频率的电压信号时，实现二阶平面收缩扩张振动模态；一对第一圆弧面（11）和一对第二圆弧面（12）表面质点的运动轨迹为经过第一三象限的斜线轨迹，单模压电振子（1）与转子机构的一对转子的圆锥面耦合接触产生的摩擦力，实现转子机构的逆时针运动输出；

通过施加一阶频率的电压信号或二阶频率的电压信号，实现两个工作模态的切换；

所述一阶频率的电压信号或二阶频率的电压信号均为正弦波激励信号。

2.根据权利要求1所述一种基于非对称结构的单模微型超声电机，其特征在于：所述单模压电振子（1）的材料为磷青铜；所述第一转子（3）、第二转子（4）和转轴（2）的材料为不锈钢。

3.根据权利要求1所述一种基于非对称结构的单模微型超声电机，其特征在于：所述单模压电振子（1）的平行四边形框架的锐角夹角为60°。

4.根据权利要求1所述一种基于非对称结构的单模微型超声电机，其特征在于：所述两对压电陶瓷片的材料均为PZT-4锆钛酸铅压电陶瓷或PZT-5锆钛酸铅压电陶瓷。

5.根据权利要求1所述一种基于非对称结构的单模微型超声电机，其特征在于：所述转轴（2）为径向对称两侧削扁的扁轴，限制所述一对转子在轴上的转动。

6.根据权利要求1所述一种基于非对称结构的单模微型超声电机，其特征在于：所述转轴（2）的另一端上开设有三条卡槽（22），每条卡槽（22）内配合设有卡簧（6）。