[發明專利]基于口齒形壓電振子驅動的平面超聲電機及其工作模態

有效

• 申請號: 201711004562.3
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN107592029B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 賀紅林;余九;胡聰睿
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 張文杰

1.基于口齒形壓電振子驅動的平面超聲電機，包括定子組件、動子組件和支座組件，其特征在于，所述定子組件安裝于所述動子組件與所述支座組件之間；

所述定子組件包括口齒形結構板,?口齒形結構板呈方框形，口齒形結構板四個內角的轉角處設置有槽孔，且四角上設置有螺紋孔；口齒形結構板一對邊的內側設置有縱齒，另一對邊的內側設置有橫齒；縱齒和橫齒均呈方形條狀，其端部呈錐形，縱齒和橫齒的內部均設置有調整孔，其長度與縱齒和橫齒錐形端部的底面平齊,調整孔的中軸線分別與縱齒和橫齒中心線重合；縱齒和橫齒的四周表面粘帖有壓電陶瓷激勵組件，壓電陶瓷激勵組件包括面外縱振激勵陶瓷和面內彎振激勵陶瓷，縱齒和橫齒的平面粘貼有面外縱振激勵陶瓷，所述面外縱振激勵陶瓷分別對稱粘貼于縱齒和橫齒的正反平面；縱齒和橫齒的側面粘貼有面內彎振激勵陶瓷，所述面內彎振激勵陶瓷分別對稱粘貼于縱齒和橫齒的左右側面；縱齒和橫齒的端部的平面均設置有驅動足，驅動足的厚度略高于面外縱振激勵陶瓷的厚度，驅動足頂面涂覆有高性能耐磨擦材料；

所述動子組件包括平面滑板和動子支座，動子支座設置有凹坑，凹坑內裝有滾珠，并覆蓋于平面滑板上；

所述支座組件包括立板和底板，底板的上面固定有立板，立板呈“U”形，立板上設置有螺孔，立板的一側底板上面固定有凸臺并設有通孔，凸臺上裝有墊片，底板裝有支座固定螺釘；

所述立板通過螺栓與動子支座連接，定子固定螺釘穿過立板上的凸臺和墊片與結構板上的螺紋孔固定連接，驅動足的頂面與動子組件的平面滑板底面連接。

2.根據權利要求1所述的基于口齒形壓電振子驅動的平面超聲電機，其特征在于，所述高性能耐磨擦材料為聚偏氟乙烯基摩擦材料。

3.一種如權利要求1所述的基于口齒形壓電振子驅動的平面超聲電機的工作方法，其特征在于，利用定子組件特定的兩相工作模態振動，其中，面外反對稱彎振模態用于實現動子組件與定子組件之間的接觸與脫離，面內對稱彎振模態則分別實現驅動動子組件的平面滑板沿y向和x向的運動；

所述面外反對稱彎振模態是基于壓電陶瓷的逆壓電效應，通過對面外縱振激勵陶瓷施加特定的激勵電壓，上下對稱的縱齒和左右對稱的橫齒基于口齒形結構板平面的面外彎曲振動，驅使縱齒和橫齒末端分別沿垂直于口齒形結構板平面的兩反方向彎曲并高出口齒形結構板的平面，縱齒和橫齒的面外彎曲振動振型相反，使得口齒形結構板的縱齒和橫齒上的驅動足分為兩組交替的保持和動子組件的平面滑板接觸與分離；

所述面內對稱彎振模態是通過對面內彎振激勵陶瓷施加特定的激勵電壓，激發縱齒和橫齒基于口齒形結構板平面的面內彎曲振動，縱齒的面內彎曲振動振型對稱，使得縱齒上的驅動足交替推動動子組件的平面滑板沿x向移動；橫齒的面內彎曲振動振型對稱，使得橫齒上的驅動足交替的推動動子組件的平面滑板沿y向移動。