[發(fā)明專利]雙十字耦合式壓電振子同形模態(tài)驅(qū)動的平面超聲電機及其工作方式

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711119607.1
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107834893B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賀紅林;江濤;付磊;胡聰睿;劉浩康
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌航空大學(xué)
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00
• 代理公司: 南昌洪達(dá)專利事務(wù)所 36111
• 代理人: 劉凌峰

1.一種雙十字耦合式壓電振子同形模態(tài)驅(qū)動的平面超聲電機，包括振子組件、動子組件和支座組件，其特征在于，所述振子組件包括雙十字形基體和壓電陶瓷激勵組件，雙十字形基體由兩塊結(jié)構(gòu)相同的十字板通過中間連接桿連接而成，兩十字板均由兩根尺寸相同的橫桿、縱桿構(gòu)成，中間連接桿的兩端設(shè)有螺紋孔供連接兩十字板之用；壓電陶瓷激勵組件由縱桿面內(nèi)彎振激勵陶瓷片、橫桿面內(nèi)彎振激勵陶瓷片、面外彎振激勵陶瓷片組成，這些壓電陶瓷片分別粘貼在兩十字金屬板上的縱桿兩側(cè)面、橫桿兩側(cè)，以及橫桿、縱桿的正面與反面；在各橫桿、縱桿的端部處均設(shè)有驅(qū)動足；所述動子組件包括上滑板、下滑板和立柱，兩滑板分別通過螺釘連接到立柱兩端，上滑板和下滑板分別連接上層十字板頂面處驅(qū)動足與下層十字板底面處驅(qū)動足，下滑板通過滾珠連接支座組件而構(gòu)成滾動副；所述支座組件由底板、立板、隔板、條狀連接塊及滾珠構(gòu)成；振子組件介于支座組件與動子組件之間，通過其頂面和底面上的驅(qū)動足分別連接動子組件的上滑板和下滑板，并用螺釘連接到支座組件上；支座組件通過其底板內(nèi)的滾珠連接動子組件并通過隔板塊連接振子組件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙十字耦合式壓電振子同形模態(tài)驅(qū)動的平面超聲電機，其特征在于：所述支座組件包括立板、蓋板、底板、隔板塊、條狀連接塊、滾珠以及碟簧，兩立板連接在條狀連接塊兩端并用螺釘固定在底板兩側(cè)；條狀連接塊通過螺釘連接隔板塊，隔板的前、后兩側(cè)設(shè)有定子安裝螺紋孔用以固定振子組件；蓋板與底板間壓入碟形彈簧，蓋板上開設(shè)滾珠槽以容納滾珠，滾珠與下滑板進(jìn)行點接觸；底板在四個邊角處用螺釘連接底座。

3.一種如權(quán)利要求1所述的雙十字耦合式壓電振子同形模態(tài)驅(qū)動的平面超聲電機的工作方式，其特征在于，選定振子組件的面外對稱彎振模態(tài)、縱桿面內(nèi)彎振模態(tài)、橫桿面內(nèi)彎振模態(tài)為工作振動模態(tài)，并通過激發(fā)出三相模態(tài)的共振效應(yīng)，在振子組件縱、橫桿上的驅(qū)動足上分別合成出沿xOz、yOz面行進(jìn)的橢圓軌跡，據(jù)此推動動子組件沿x、y向移動；所述的三相模態(tài)中，面外對稱彎振模態(tài)實現(xiàn)動子組件與振子組件間的動態(tài)接觸與分離，縱桿面內(nèi)彎振模態(tài)和橫桿面內(nèi)彎振模態(tài)則分別用于推進(jìn)動子組件沿x、y向滑移；

所述面外對稱彎振模態(tài)振動是利用逆壓電效應(yīng)激發(fā)的，電機工作時，在面外彎振激勵壓電陶瓷施加簡諧電壓，激勵振子組件兩十字板中的橫、縱桿按照面外對稱彎振模態(tài)的振型進(jìn)行運動，使縱桿、橫桿總是朝相反方向振動，從而使縱桿、橫桿的驅(qū)動足交替地與動子組件進(jìn)行接觸與分離；

所述縱桿面內(nèi)彎振模態(tài)是利用逆壓電效應(yīng)激發(fā)的，電機工作時，在縱桿面內(nèi)彎振激勵壓電陶瓷上施加簡諧電壓，使兩縱桿在各自所處十字板面內(nèi)沿x向做同相的彎曲振動，驅(qū)使縱桿驅(qū)動足推動動子組件沿x向移動；

所述橫桿面內(nèi)彎振模態(tài)是利用逆壓電效應(yīng)激發(fā)的，電機運行時，在橫桿面內(nèi)彎振激勵壓電陶瓷上施加簡諧電壓，使兩橫桿在各自所處十字板面內(nèi)沿y向做同相的彎曲振動，驅(qū)使橫桿驅(qū)動足推動動子組件沿y向移動。