[發(fā)明專利]一端固支的壓電復(fù)合彎曲梁驅(qū)動的螺紋直線電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910080339.6
• 申請日: 2009-03-19
• 公開（公告）號: CN101505114A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周鐵英;束逸;陳宇;傅德永
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/04
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 廖元秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超聲波微電機設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一端固支的壓電復(fù)合彎曲梁驅(qū)動的螺紋直線電機結(jié)構(gòu)設(shè)計。?

背景技術(shù)

2005年9月申請的一項美國專利“超聲引導(dǎo)的螺紋電機”(申請?zhí)枮?,147,435)中公開了一種直線電機，該電機是由具有內(nèi)螺紋的圓孔金屬方柱a11和粘在外表面的4片壓電片a11(b11)作為定子(螺母)，用與定子內(nèi)螺紋a12(b12)相嚙合的螺桿a13(b13)作為轉(zhuǎn)子軸--螺桿構(gòu)造成的直線電機，如圖1a、圖1b所示。該電機是采用兩端自由的一階彎曲模態(tài)，見圖1c。模態(tài)共振頻率20000赫茲以上。?

并延伸出壓電管驅(qū)動的螺紋直線電機。該發(fā)明定子兩端是自由邊界，該電機是采用兩端自由的一階彎曲模態(tài)，見圖1c。模態(tài)共振頻率20000赫茲以上。?

該電機共振頻率高，裝配工藝復(fù)雜。?

本申請人已獲得多項彎曲振動超聲波微電機的中國專利，這些專利名稱和專利號如下：?

基于壓電柱的彎曲振動超聲波微電機(ZL?01109049.9)、帶導(dǎo)電軸的壓電柱的超聲微電機(ZL?02100687.3)、金屬方柱和壓電陶瓷片復(fù)合超聲微電機(ZL200410091132.6)、壓電方柱彎曲振動超聲機(ZL200410091130.7)空心金屬方柱和壓電陶瓷片復(fù)合超聲微電機(ZL200410101575.9)、開槽金屬方柱壓電片復(fù)合超聲微電機(ZL20051006330.x)。?

以上這些專利沒有螺紋機構(gòu)。不能形成直線運動。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種一端或中部固支的壓電復(fù)合彎曲梁驅(qū)動的螺紋直線電機，這種結(jié)構(gòu)使用一階或二階彎曲模態(tài)，其共振頻率降低，且固定方式簡單，可節(jié)省陣列布置的空間。而且制作方法簡單，工作可靠，并可降低成本。?

本發(fā)明提出的一種一端固支的壓電復(fù)合彎曲梁驅(qū)動的螺紋直線超聲電機，其特征在于，該直線超聲電機包括由產(chǎn)生彎曲振動的壓電驅(qū)動器及固附在該壓電驅(qū)動器上端面的螺管組成的超聲電機的定子，該定子產(chǎn)生一階或二階彎曲振動模態(tài)；插入該螺管內(nèi)與螺管內(nèi)螺紋配合的螺桿或螺管轉(zhuǎn)子，設(shè)置在該螺桿或螺管轉(zhuǎn)子下端面與壓電驅(qū)動器上端面之間的預(yù)壓力機構(gòu)，所述壓電驅(qū)動器下端面固支。?

本發(fā)明提出的另一種一端固支的壓電復(fù)合彎曲梁驅(qū)動的螺紋直線超聲電機，其特征在于，該直線超聲電機包括由產(chǎn)生彎曲振動的壓電驅(qū)動器及固附在該壓電驅(qū)動器上端面的螺桿組成的超聲電機的定子，該定子產(chǎn)生一階或二階彎曲振動模態(tài)；套入該螺桿上與螺桿外螺紋結(jié)合的螺管轉(zhuǎn)子，該螺管轉(zhuǎn)子上端面設(shè)置有蓋板；設(shè)置在該螺管轉(zhuǎn)子的蓋板內(nèi)與螺桿上端面之間的預(yù)壓力機構(gòu)，所述壓電驅(qū)動器下端面固支。?

本發(fā)明還提出一種一端固支的壓電復(fù)合彎曲梁驅(qū)動的螺紋直線超聲電機，其特征在于，該直線超聲電機包括由產(chǎn)生彎曲振動的壓電驅(qū)動器及固附在該壓電驅(qū)動器上端面的螺桿組成的超聲電機的定子，該定子產(chǎn)生一階或二階彎曲振動模態(tài)；套入該螺桿上與螺桿外螺紋結(jié)合的螺管轉(zhuǎn)子，該螺管轉(zhuǎn)子上端面設(shè)置有蓋板；設(shè)置在該螺管轉(zhuǎn)子的蓋板內(nèi)與螺桿上端面之間的預(yù)壓力機構(gòu)，所述壓電驅(qū)動器下端面固支。?

本發(fā)明提出的另一種中部固支的壓電復(fù)合彎曲梁驅(qū)動的螺紋直線超聲電機，其特征在于，該直線超聲電機包括由產(chǎn)生彎曲振動的一個壓電驅(qū)動器或兩個端面相連的兩個壓電驅(qū)動器及分別固附在該一個壓電驅(qū)動器兩端或兩個壓電驅(qū)動器兩端的兩個螺桿組成超聲電機的定子，該定子產(chǎn)生二階彎曲振動模態(tài)；分別套入所述兩個螺桿上的兩個螺管轉(zhuǎn)子，該螺管轉(zhuǎn)子的螺管內(nèi)螺紋與螺桿外螺紋配合；設(shè)置在每個螺管轉(zhuǎn)子蓋板內(nèi)端面與螺桿自由端面之間的預(yù)壓力機構(gòu)，所述的一個壓電驅(qū)動器的中部固支，或在兩個壓電驅(qū)動器的連接面固支。?

所述壓電驅(qū)動器截面可為圓形、方形或多邊形狀。?

所述預(yù)壓力機構(gòu)可為彈性元件或磁性元件。?

本發(fā)明的特點及效果：?

本發(fā)明可將已有的微電機定子的一個端部邊界固支或簡支，另一端附加一段螺管(或螺桿)，構(gòu)造成復(fù)合定子，轉(zhuǎn)子與定子通過螺紋嚙合，在定子驅(qū)動下，轉(zhuǎn)子繞軸旋轉(zhuǎn)，通過螺紋把旋轉(zhuǎn)運動變成軸向直線運動。預(yù)壓力用微型彈簧或磁性片施加在定轉(zhuǎn)子之間。這種結(jié)構(gòu)使用一階或二階彎曲模態(tài)，其彎曲共振頻率降低，且固定方式簡單，可節(jié)省陣列布置的空間。而且采用壓電柱、壓電管或金屬壓電片復(fù)合驅(qū)動器的一端固支或簡支的螺紋直線電機的制作方法簡單，工作可靠，并可降低成本。?

本發(fā)明可使用已有的數(shù)個彎曲模態(tài)超聲微電機專利結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝配而成。?