[發(fā)明專利]一種直線型壓電馬達

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010111419.6
• 申請日: 2010-02-11
• 公開（公告）號: CN101741277A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發(fā)明（設計）人: 羅來慧;李偉平;諸躍進
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/04
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 張一平;陳洪娜

技術領域

本發(fā)明涉及一種超聲波馬達，特別是一種直線型壓電馬達。

背景技術

壓電馬達(又稱超聲電機)是20世紀80中期發(fā)展起來的一種全新概念的新型驅動 裝置，它利用壓電材料的逆壓電效應激發(fā)某種特定模態(tài)的超聲振動，從而將電能轉換為 彈性體的超聲振動(機械能)，并將摩擦傳動轉換成運動體的回轉或直線運動。

壓電馬達與傳統(tǒng)電磁式馬達相比，具有轉速低、轉矩大、結構緊湊、體積小、噪聲 小等優(yōu)點，由于壓電馬達不需要磁鐵和線圈，因而不受磁場干擾，被廣泛應用在工業(yè)、 民用及航空航天等領域當中。壓電馬達按照運動形式來劃分，可以分為旋轉型和直線型 兩種類型。其中，直線型壓電馬達相比于旋轉型的馬達，它的定位精度非常高，廣泛應 用在一些對定位精度要求比較高的場合，如電子掃描隧道顯微鏡、光柵衍射、干涉光譜 掃描、X-Y定位平臺、醫(yī)療中的藥劑注射、生物醫(yī)學研究中的細胞穿刺等。

早在1987年，日本佳能公司就研制出第一臺用壓電馬達實現(xiàn)變焦的相機，成功地 將壓電馬達應用到EOS(Electro?Optical?System)系列全時手動高檔相機，至今，佳能公司 已在37種型號的相機上安裝了壓電馬達以實現(xiàn)相機的變焦。日本佳能公司最先采用的 這種壓電馬達是利用環(huán)形定子進行兩個相互正交的一階面外彎曲振動，由于環(huán)形定子具 有完全對稱的結構，兩個面外彎曲振動的諧振頻率是相同的，因此，該馬達必須采用兩 個相位相差90度的兩相電源驅動，對電源的要求較高，電源驅動系統(tǒng)復雜。

而其他類型的直線型壓電馬達，如已有的專利號為ZL200410101574.4的中國發(fā)明 專利《壓電陶瓷金屬復合板面內振動直線超聲電機》則公開了這樣一種直線超聲電機， 該電機由定子、輸出力矩的動子以及給動子加壓的預壓力機構組成，定子由八片壓電陶 瓷片以及金屬板構成，金屬板的側面上設有驅動足；該各壓電陶瓷片對稱粘貼在金屬板 的兩表面上，且均沿著定子的厚度方向極化，該壓電陶瓷片接激勵電極的表面涂有外電 極，用于沿與壓電陶瓷極化方向垂直的方向施加電場。上述專利是利用壓電陶瓷的d₃₁效應在定子上激勵出彎振和縱振的復合振動，它同樣需要用兩相電源來激勵縱振動和彎 曲振動，而且，這類直線型壓電馬達在設計的時候要調節(jié)定子的縱振動和彎曲振動的諧 振頻率一致，使得定子的尺寸變化受很大的限制，間接導致這類直線型壓電馬達的體積 比較大，不利于集成化，還有待于作進一步的改進。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的一個技術問題是針對上述現(xiàn)有技術現(xiàn)狀而提供一種能用單相電 源直接驅動且體積更小而利于集成化的直線型壓電馬達。

本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為：該直線型壓電馬達，包括有底座以 及設置在該底座內的定子和滑塊，所述滑塊的底部通過軸承支撐，其特征在于：所述的 定子為環(huán)形定子，該定子包括有圓環(huán)金屬塊和設置在該圓環(huán)金屬塊上的圓環(huán)壓電陶瓷， 所述圓環(huán)金屬塊的圓周上還設置有一沿該圓環(huán)金屬塊的徑向向外凸起的金屬驅動角，該 金屬驅動角和所述滑塊相抵，所述圓環(huán)壓電陶瓷沿圓周等間隔地設置有4m個分區(qū)，其 中，m為正整數(shù)，每兩個相鄰的所述分區(qū)為一組電極且極化方向相同，而相鄰兩組電極 的極化方向則相反，該圓環(huán)壓電陶瓷采用沿厚度方向極化，所述的金屬驅動角設置在任 意一組所述電極上，并且，所述圓環(huán)壓電陶瓷上設置的所有所述分區(qū)的一半連接有激勵 電壓，該連接有所述激勵電壓的分區(qū)為沿所述圓環(huán)壓電陶瓷的圓周間隔設置。

為了達到最好的振動效果，作為優(yōu)選，所述的金屬驅動角設置在任意一組所述電極 的兩個相鄰分區(qū)的正中間為佳。

作為優(yōu)選，所述圓環(huán)金屬塊的至少一個側面上設置有所述的圓環(huán)壓電陶瓷，并且，該圓環(huán)壓電 陶瓷和所述圓環(huán)金屬塊之間通過采用環(huán)氧樹脂粘接固定于一體。采用環(huán)氧樹脂固定能夠保證壓電陶 瓷連接的可靠性，為了減小馬達的體積，可以只在圓環(huán)金屬塊的一側面粘接壓電陶瓷，但是，為了 降低馬達的驅動電壓，也可以在圓環(huán)金屬塊的兩個側面分別粘結一個同樣的壓電陶瓷。

為了保證金屬驅動角的連接可靠性，防止驅動角在工作中脫落，作為進一步優(yōu)選， 所述的金屬驅動角為一橫截面呈矩形的凸塊，該金屬驅動角和所述圓環(huán)金屬塊為一體加 工成型。