[發明專利]一種直線超聲電機及其電激勵方法

有效

• 申請號: 201010603957.7
• 申請日: 2010-12-24
• 公開（公告）號: CN102013832A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 黃衛清;王寅;陳培洪
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種超聲電機及其電激勵方法，屬于超聲電機技術領域。

背景技術

超聲電機是一種利用壓電陶瓷的逆壓電效應和摩擦驅動原理的新型動力輸出裝置，它利用逆壓電效應將電能轉換為超聲電機定子的微幅振動，并通過電機的定子與動子之間的摩擦作用，推動動子輸出宏觀運動。其中，直線超聲電機的動子輸出直線運動。?

目前，直線超聲電機可以直接輸出直線運動帶動負載，無需運動轉換，從而具有響應速度快、定位精度高。板直線超聲電機體積小巧，推重比大，在宿主系統中所需安裝空間少，滿足現代驅動技術對作動器要求，具有廣闊的應用前景。???????????????????????????????????????????

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于研制一種結構簡單、大推重比、高精度、快響應的直線超聲電機。

本發明為解決上述技術問題，采用如下技術方案：

一種直線超聲電機，包括定子和動子，在定子的一側表面設置有驅動足，所述動子由預壓力壓在定子的驅動足上，所述定子為矩形板狀且設置有貫穿孔，在定子的另一側表面粘貼有5個壓電陶瓷，用于激發定子在兩個空間正交方向上的1階彎曲振動和2階彎曲振動；

其中，所述壓電陶瓷中的1片橫向粘貼于定子上與驅動足相對稱的位置，用于激發定子在橫向平面的1階彎曲振動；

另外4片壓電陶瓷兩兩平行地豎向粘貼于所述貫穿孔的兩側，用于激發定子在豎直平面的2階彎曲振動。

進一步的，本發明的直線超聲電機，所述驅動足位于橫向平面的1階彎曲振動的波峰和豎直平面的2階彎曲振動的節點處。

進一步的，本發明的直線超聲電機，所述定子上的貫穿孔位于橫向平面的1階彎曲振動的波峰、豎直平面的2階彎曲振動的波峰處。

進一步的，本發明的直線超聲電機，所述驅動足為橫梁狀。

進一步的，本發明的直線超聲電機，在定子的四個邊角端分別有用于固定定子的螺孔，在定子上設置驅動足的一側表面上的螺孔位置下方分別橫向設置有凹槽。

進一步的，本發明的直線超聲電機，所述貫穿孔的數量為2個，分別豎向設置在定子的中心線上；在所述貫穿孔的橫向軸線上位于定子板兩端的位置，分別對應地開設兩個半圓孔。?

一種直線超聲電機的電激勵方法，包括以下步驟：

A，用相位差為π/2的正弦信號同時激勵定子在兩個相互正交的1階彎曲振動和2階彎曲振動下，使定子的驅動足產生在時間上相互具有π/2相位差的橢圓運動，經摩擦傳力推動動子運動；

B，用相位差為負π/2的正弦信號同時激勵定子在兩個相互正交的1階彎曲振動和2階彎曲振動下，使定子的驅動足產生在時間上相互具有負π/2相位差的橢圓運動，經摩擦傳力推動動子與步驟A相反的方向運動。

本發明采用以上技術方案具有以下有益效果：

本發明的帶孔板直線超聲電機利用單一振子兩個正交方向的面外彎振模態工作，除具有超聲電機的一般特點外，采用板帶驅動足作為定子，結構簡單緊湊，工作模態容易激發，且在結構設計上能保證頻率一致性要求，工作可靠。帶孔板結構簡單，工藝性好，大大降低了設計和制造的難度，有利于產業化。由兩路同頻有相位差的正弦電壓信號激勵，驅動電路易于實現。

附圖說明：

圖1是帶孔板直線超聲電機定子結構示意圖。

圖2是帶孔板直線超聲電機定子工作模態示意圖。

圖3是帶孔板直線超聲電機壓電陶瓷極化方向示意圖。

圖4是帶孔板直線超聲電機結構示意圖。

圖5是帶孔板直線超聲電機工作原理示意圖。

????圖中標號名稱：1-驅動足；2-定子；?3、4、5、6、7-壓電陶瓷；8-動子；9、10-定子驅動足端面質點運動軌跡；11、12-動子運動方向；13-預壓力；21、22-定子的工作模態的振型。

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具體實施方式：

下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明：

如圖1（a）所示，定子2的一側表面設置有驅動足1，定子2是由帶有驅動足1的帶孔板構成；

如圖1（b）所示，定子2的背面對應地粘貼有5片壓電陶瓷，用于激發定子板的彎曲振動。其中，壓電陶瓷6橫向粘貼于定子2上與驅動足1相對稱的位置，用于激發定子2在橫向平面的1階彎曲振動；

另外4片壓電陶瓷兩兩平行地豎向粘貼于所述貫穿孔的兩側，用于激發定子2在豎直平面的2階彎曲振動。

下面結合圖2所示，進一步解釋本發明的結構設計原則：