[發明專利]一種微型旋轉直線行波壓電電機

在審

• 申請號: 201410707163.3
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN104410324A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 楊穎;舒承有;皮奧特爾·瓦西爾耶夫;王亮;王寅;金家楣;謝爾蓋·鮑羅廷;達柳斯·馬澤卡
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02N2/10
• 分類號: H02N2/10;H02N2/12
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉及一種微型旋轉直線行波壓電電機，屬于壓電精密致動技術領域。

背景技術

超聲電機是上世紀八十年代發展起來的一種具有全新概念的微特電機，它利用壓電材料的逆壓電效應，激發彈性體在超聲頻段產生微幅振動，并通過定、轉子之間的摩擦將其轉換為轉子(動子)的回轉(直線)運動，驅動負載。

超聲電機在近三十年的發展中，已經取得了豐碩成果。部分超聲電機已經在航空航天、武器、生物醫學、光學、機器人等領域應用并商業化，特別值得一提的是行波旋轉型超聲電機，由于其定位精度高，響應時間短，已經應用在Canon公司照相機上AF鏡頭上的聚焦。但是行波旋轉型超聲電機定子上加工有齒槽結構，結構較復雜，制作成本高，且只能實現一個自由度的旋轉運動。

發明內容

所要解決的技術問題：

本發明所要解決的問題是提出一種成本低、效率高、結構簡單、緊湊、易于微型化、響應時間短、定位精度高，能夠在微型場合下使用的微型旋轉直線行波壓電電機。

技術方案：

為了實現以上功能，本發明提供了一種微型旋轉直線行波壓電電機，包括定子組件和絲桿1，其特征在于：所述的定子組件由一片圓形薄板2和兩片圓環形壓電陶瓷片3疊置而成，所述的圓形薄板2設置有一個中心螺紋孔，并且在外圓周處均布了若干個通孔用于電機的固定安裝；所述絲桿1通過螺紋孔裝配在定子組件上。

所述圓環形壓電陶瓷片3分別粘貼在圓形薄板2的上下表面，其中心處均設有與中心螺紋孔同軸的中心通孔，絲桿1穿過中心通孔；該圓環形壓電陶瓷片3沿厚度方向極化，且其表面上的電極均勻分隔出4個扇形分區，所述圓形薄板2上下表面分別與圓環形壓電陶瓷片3的負極重合。

所述對圓環形壓電陶瓷片3上相鄰扇形分區的正極分別施加具有π/2相位差的正弦交流電壓信號，激勵出圓形薄板2在空間上正交的兩個工作模態，所述兩個工作模態在定子中心螺紋孔耦合出繞中心軸旋轉的行波，行進的行波迫使螺紋孔微變形而壓緊絲桿1，由于摩擦作用驅動絲桿1轉動，同時由于螺紋連接，絲桿1繞軸線的轉動引起其沿軸線方向的直線運動；當施加在壓電陶瓷片3上的所有激勵電壓信號反向時，絲桿1的運動將反向。

當定子中心的螺紋孔處的行波沿周向行進的過程中，螺紋孔的振型傾斜繞絲桿1的軸線旋轉，且其軸線與所述的絲桿1的軸線的夾角θ等于絲桿1的螺旋升角。

所述圓形薄板2外圓周處均布8個通孔，所述通孔位于工作模態的節圓處，用于電機定子的固定安裝。

有益效果：

本發明的一種微型旋轉直線行波壓電電機不僅具有結構簡單、緊湊、易于微型化、制作成本低、效率高，適合在微型場合下實現高精度定位、快速響應，同時該電機還能夠輸出繞軸線的旋轉運動和沿軸線的直線運動。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明：

圖1是本發明提出的微型旋轉直線行波壓電電機的整體結構示意圖；

圖2是圓形薄板結構示意圖；

圖3是圓環形壓電陶瓷片的極化方式和安裝示意圖；

圖4是施加在圓形薄板上表面的壓電陶瓷片正極的電壓信號示意圖；

圖5是施加在圓形薄板下表面的壓電陶瓷片正極的電壓信號示意圖；

圖6是工作模態A的振型圖；

圖7是工作模態B的振型圖；

其中：1-絲桿，2-圓形薄板，2.1-螺紋孔，3-圓環形壓電陶瓷片。

具體實施方式

本發明提供的微型旋轉直線行波壓電電機，為使本發明的目的，技術方案及效果更加清楚，明確，以及參照附圖并舉實例對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。