[發(fā)明專利]貼片式縱振復(fù)合單足壓電超聲電機(jī)振子

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410040090.7
• 申請日: 2014-01-27
• 公開（公告）號: CN103795290A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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: H02N2/04
• 分類號: H02N2/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳泉清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種貼片式縱振復(fù)合單足壓電超聲電機(jī)振子，屬于壓電超聲電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

壓電超聲電機(jī)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(diǎn)或特定區(qū)域形成具有特定軌跡的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動，進(jìn)而通過定子、轉(zhuǎn)子之間的摩擦耦合將質(zhì)點(diǎn)的微觀運(yùn)動轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的宏觀運(yùn)動，具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)靈活、低速大轉(zhuǎn)矩/推力、功率/力矩密度高、定位精度高、響應(yīng)速度快、斷電自鎖、無電磁干擾且不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。

目前的壓電超聲電機(jī)的裝配類型多為變幅桿和驅(qū)動足組成的T型直線超聲電機(jī)振子，例如：公開號為：CN101630924A的發(fā)明專利申請中提及的T型直線超聲電機(jī)振子解決了超聲電機(jī)的機(jī)械輸出能力受制約的問題，然而該電機(jī)振子還存在加工裝配較為復(fù)雜、難于實(shí)現(xiàn)微型化的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有T型直線超聲電機(jī)振子中存在的加工裝配較為復(fù)雜、難于實(shí)現(xiàn)微型化的問題，而提出貼片式縱振復(fù)合單足壓電超聲電機(jī)振子。

貼片式縱振復(fù)合單足壓電超聲電機(jī)振子，它包括金屬基體和六片壓電陶瓷片，

所述金屬基體包括兩個水平梁、豎直梁、驅(qū)動足、兩個薄壁梁和兩個法蘭，

所述水平梁末端設(shè)置有水平變幅桿，豎直梁末端設(shè)置有豎直變幅桿，水平變幅桿和豎直變幅桿均為截面逐漸變細(xì)的塊體，驅(qū)動足與兩個水平變幅桿、豎直變幅桿的小端固定連接，兩個水平梁和豎直梁按照T型設(shè)置，兩個水平梁的側(cè)面均設(shè)置有一個薄壁梁，每個薄壁梁外側(cè)均加工有一個法蘭；所述水平梁、豎直梁的上下表面分別設(shè)置有一片壓電陶瓷片，所有壓電陶瓷片均沿厚度方向極化。

本發(fā)明的貼片式縱振復(fù)合單足壓電超聲電機(jī)振子利用水平梁和豎直梁的縱向振動復(fù)合實(shí)現(xiàn)致動，壓電陶瓷片設(shè)置于水平梁和豎直梁縱向振動波形的波節(jié)附近；振子在工作時采用頻率為振子諧振頻率、相位差為90°的兩相交流電壓信號進(jìn)行；其中水平梁上的四片壓電陶瓷片為一組，采用同相電壓進(jìn)行激勵，豎直梁上的兩片壓電陶瓷片為一組，采用另外一相電壓進(jìn)行激勵；水平梁的縱向振動會引起驅(qū)動足水平方向的振動，參見圖5，而豎直梁的縱向振動則會引起驅(qū)動足豎直方向的振動，參見圖4；兩個正交縱向振動的疊加會在驅(qū)動足處產(chǎn)生橢圓軌跡的運(yùn)動，參見圖6，進(jìn)而通過驅(qū)動足和動子之間的摩擦耦合實(shí)現(xiàn)動子的宏觀運(yùn)動輸出。如果調(diào)整兩相激勵信號的相位差為-90°，可以實(shí)現(xiàn)反向驅(qū)動。水平變幅桿和豎直變幅桿均采用變截面設(shè)計(jì)起到振動能量的聚斂作用，可提高驅(qū)動足表面質(zhì)點(diǎn)的振幅和振速，使得電機(jī)性能得到提高。

本發(fā)明的貼片式縱振復(fù)合單足壓電超聲電機(jī)振子采用貼片結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，該電機(jī)振子包括金屬基體和六片壓電陶瓷片，加工裝配十分簡便，另外該電機(jī)振子對零件加工精度要求較低，且易于實(shí)現(xiàn)微型化和集成化。本發(fā)明可用于超聲電機(jī)方面。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述的貼片式縱振復(fù)合單足壓電超聲電機(jī)振子的的立體結(jié)構(gòu)示意圖，

圖2是圖1中振子中金屬基體1的立體結(jié)構(gòu)示意圖，

圖3是圖1中壓電陶瓷片2的極化方向示意圖，

圖4是圖1中振子工作時所利用的豎直振動模態(tài)的陣型圖，

圖5是圖1中振子工作時所利用的水平振動模態(tài)的陣型圖，

圖6是圖1中振子工作時推動動子運(yùn)動的示意圖，a表示動子運(yùn)動方向，b表示預(yù)壓力，c表示動子。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一、結(jié)合圖1至圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的貼片式縱振復(fù)合單足壓電超聲電機(jī)振子，它包括金屬基體1和六片壓電陶瓷片2，

所述金屬基體1包括兩個水平梁1-1、豎直梁1-2、驅(qū)動足1-3、兩個薄壁梁1-4和兩個法蘭1-5，

所述水平梁1-1末端設(shè)置有水平變幅桿1-1-1，豎直梁1-2末端設(shè)置有豎直變幅桿1-2-1，水平變幅桿1-1-1和豎直變幅桿1-2-1均為截面逐漸變細(xì)的塊體，驅(qū)動足1-3與兩個水平變幅桿1-1-1、豎直變幅桿1-2-1的小端固定連接，兩個水平梁1-1和豎直梁1-2按照T型設(shè)置，兩個水平梁1-1的側(cè)面均設(shè)置有一個薄壁梁1-4，每個薄壁梁1-4外側(cè)均設(shè)置有一個法蘭1-5；所述水平梁1-1、豎直梁1-2的上下表面分別設(shè)置有一片壓電陶瓷片2，所有壓電陶瓷片2均沿厚度方向極化，豎直梁1-2上下表面設(shè)置的兩片壓電陶瓷片2極化方向相反，每個水平梁1-1上下表面設(shè)置的兩片壓電陶瓷片2極化方向相反。