[發(fā)明專利]貼片換能器式圓筒型行波壓電超聲電機振子

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410040089.4
• 申請日: 2014-01-27
• 公開（公告）號: CN103746601A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉英想;陳維山;馮培連;劉軍考;石勝君
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02N2/12
• 分類號: H02N2/12;H02N2/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張利明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓電超聲電機技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

壓電超聲電機是一種利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，在彈性體中激勵出超聲頻段內(nèi)的振動，在彈性體表面特定點或特定區(qū)域形成具有特定軌跡的質(zhì)點運動，進(jìn)而通過定子、轉(zhuǎn)子之間的摩擦耦合將質(zhì)點的微觀運動轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的宏觀運動。

公開日為2008年9月10日，公開號為CN10126212186A的發(fā)明專利中的縱彎夾心換能器式圓筒定子存在加工裝配復(fù)雜、難于實現(xiàn)微型化以及縱向振動和彎曲振動單獨激勵帶來的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有夾心換能器式圓筒型行波超聲電機定子中存在的加工裝配復(fù)雜、難于實現(xiàn)微型化以及縱向振動和彎曲振動單獨激勵帶來的問題，本發(fā)明提供了一種貼片換能器式圓筒型行波壓電超聲電機振子。

貼片換能器式圓筒型行波壓電超聲電機振子，它包括圓筒、變幅桿懸臂梁和兩片壓電陶瓷片，所述變幅桿為截面逐漸變細(xì)的塊體，變幅桿的小端面與圓筒的外表面固定連接，

懸臂梁的一個端面與變幅桿的大端面固定連接，

懸臂梁和變幅桿的中心軸線均通過圓筒的中心，

圓筒內(nèi)表面均勻分布多個梳狀驅(qū)動齒；

圓筒、變幅桿、懸臂梁和梳狀驅(qū)動齒為一體件；

在懸臂梁的左右兩個側(cè)面分別固定有一片壓電陶瓷片，且兩片壓電陶瓷片均沿厚度方向極化。

所述兩片壓電陶瓷片在空間上相對平行設(shè)置。

本發(fā)明所述的貼片換能器式圓筒型行波壓電超聲電機振子在具體應(yīng)用過程中，采用兩相在時間上具有一定相位差（非0度且非180度）的交流電壓信號進(jìn)行激勵，懸臂梁與驅(qū)動電源的公共端連接，兩片壓電陶瓷片的外表面分別與兩相驅(qū)動信號連接；進(jìn)而通過兩片壓電陶瓷片具有一定相位差的伸縮振動實現(xiàn)由變幅桿、懸臂梁和兩片壓電陶瓷片組成的壓電金屬復(fù)合梁的縱向振動和彎曲振動的復(fù)合激勵；壓電金屬復(fù)合梁的縱向振動會在圓筒定子中激勵出一列徑向彎曲振動駐波，壓電金屬復(fù)合梁的彎曲振動會在圓筒定子中激勵出另一列徑向彎曲振動駐波，最終通過兩列駐波的疊加在圓筒中形成彎曲振動行波，實現(xiàn)圓筒內(nèi)表面梳狀驅(qū)動齒處橢圓軌跡振動的激勵，進(jìn)一步通過梳狀驅(qū)動齒和轉(zhuǎn)子之間的摩擦耦合實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)制動輸出。

兩片壓電陶瓷片同時承擔(dān)了壓電金屬復(fù)合梁縱向振動激勵和彎曲振動激勵的任務(wù)，使得結(jié)構(gòu)得到了很大程度上的簡化，加工裝配也十分簡單。

變幅桿均采用徑向截面漸變的設(shè)計起到振動能量的聚斂作用，可提高梳狀驅(qū)動齒表面質(zhì)點的振幅和振速，使得電機性能得到提高。

本發(fā)明的貼片換能器式圓筒型行波壓電超聲電機振子采用貼片結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，加工裝配十分簡便，對零件加工精度要求較低，且易于實現(xiàn)微型化和集成化。

附圖說明

圖1為具體實施方式一所述的貼片換能器式圓筒型行波壓電超聲電機振子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的所示的貼片換能器式圓筒型行波壓電超聲電機振子的俯視圖；

圖3為圖1中所示的壓電陶瓷片的極化方向示意圖；

圖4為圖1所示貼片換能器式圓筒型行波壓電超聲電機振子工作時，利用壓電金屬復(fù)合梁縱向振動激勵圓筒，圓筒徑向彎曲振動模態(tài)的振型圖；

圖5為圖1所示貼片換能器式圓筒型行波壓電超聲電機振子工作時，利用壓電金屬復(fù)合梁彎曲振動激勵圓筒，圓筒徑向彎曲振動模態(tài)的振型圖。

具體實施方式

具體實施方式一：參見圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述的貼片換能器式圓筒型行波壓電超聲電機振子，它包括圓筒1-1、變幅桿1-2、懸臂梁1-3和兩片壓電陶瓷片2，所述變幅桿1-2為截面逐漸變細(xì)的塊體，變幅桿1-2的小端面與圓筒1-1的外表面固定連接，

懸臂梁1-3的一個端面與變幅桿1-2的大端面固定連接，

懸臂梁1-3和變幅桿1-2的中心軸線均通過圓筒1-1的中心，

圓筒1-1內(nèi)表面均勻分布多個梳狀驅(qū)動齒1-4；

圓筒1-1、變幅桿1-2、懸臂梁1-3和梳狀驅(qū)動齒1-4為一體件；

在懸臂梁1-3的左右兩個側(cè)面分別固定有一片壓電陶瓷片2，且兩片壓電陶瓷片2均沿厚度方向極化。