[发明专利]双向单模态斜轨塔形直线超声电机及电激励方式

摘要

一种双向单模态斜轨塔形直线超声电机及其电激励方式，属超声电机类。该电机包括：定子、压电陶瓷及导轨。所述导轨由预压力压在定子驱动足上，导轨倾斜θ度角。所述定子是由带有一个驱动足、一个柔性放大圆孔和两个矩形柱的塔形金属体构成，塔形金属体的外表面对称地粘贴有六片压电陶瓷，用于激发定子的两个正交工作模态：x-z剖面弯曲振动模态和y-z剖面含局部弯振的对称振动模态。当用单相电压信号激发定子的任意一个工作模态时，定子驱动足表面质点的运动轨迹相对于导轨是一条斜直线，且斜直线的倾斜方向随工作模态的改变而改变，从而推动导轨正反向运动。该超声电机结构紧凑、驱动效率高、推重比大、工作可靠。

主权项

一种双向单模态斜轨塔形直线超声电机，包括定子、压电陶瓷和导轨，其特征在于：上述定子整体为塔形金属体(11)，由驱动足(1)以及与驱动足(1)相连的左矩形柱(3)和右矩形柱(4)构成，上述驱动足(1)与左矩形体(3)及右矩形柱(4)相连接处还具有柔性放大圆孔(2)；上述压电陶瓷一共有六片(5、6、7、8、9、10)、对应地粘贴在上述左矩形柱(3)和的右矩形柱(4)的前、后、侧共六个外表面，用于激发定子x-z剖面二阶弯曲振动模态(17)和y-z剖面对称振动模态(18)；上述导轨(13)由预压力(12)压在定子驱动足(1)上；上述导轨倾斜角为θ，导轨倾斜角θ(24)大小的原则是：模态振幅沿定子/导轨接触界面的法向分量要大于定子/导轨接触界面的粗糙度Ra，即设定子的y-z面内对称振动模态的振幅为U，则此振动模态垂直于导轨的法向振动分量为：Uf＝Ucosθ；设定子的x-z面内二阶弯曲振动模态的振幅为V，则此振动模态垂直于导轨的法向振动分量为：Vf＝Vsinθ；要使定子有效地驱动导轨，必须满足以下条件：Ucosθ＞Ra，Vsinθ＞Ra；所以，导轨倾斜角θ(24)的选择范围：arcsin(Ra/V)＜θ＜arccos(Ra/U)。