[發明專利]一種旋轉壓電馬達

有效

• 申請號: 201810288415.1
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108365773B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 賀良國;郝賽;趙小勇;董玉革;楚宇恒;潘巧生;趙杰;徐磊
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02N2/12
• 分類號: H02N2/12;H02N2/14
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 于俊

本發明公開了一種旋轉壓電馬達，屬于精密驅動與定位技術領域，包括雙定子、動子、預緊機構、軸承座、定子座和底座。雙定子由金屬十字梁、壓電陶瓷構成主體部分，內定子產生旋轉振動，外定子產生軸向振動，雙定子粘接到一起。雙定子的振動疊加產生內定子環面質點的橢圓運動，通過摩擦驅動動子軸進行單向的旋轉運動。旋轉壓電馬達工作頻率較低，在1000Hz左右，對于匹配電路的要求較低；定位精度高，步進角可達0.01度。本發明結構簡單，裝配方便，且由于是整個環面接觸，負載能力大。

技術領域

本發明屬于精密驅動與定位技術領域，具體的說，它涉及一種旋轉壓電馬達。

背景技術

近年來，壓電馬達由于其體積小，功率密度大，響應快，無電磁干擾等優點廣泛應用于精密驅動與定位、生物技術、醫療設備、航天科技等領域。壓電馬達根據原理可分為超聲電機和準靜態馬達，其中超聲電機包括行波馬達和駐波馬達，行波馬達利用多個振子在定子表面形成行波，使其表面質點形成橢圓運動，從而帶動動子運動；駐波馬達利用模態兼并或者直接利用單一模態使驅動足上的質點形成橢圓運動或斜線運動從而驅動動子運動。準靜態馬達包括慣性沖擊式馬達和尺蠖馬達，慣性沖擊式馬達采用鋸齒波驅動使往返行程的定子加速度不同，從而導致動子的“粘滑運動”，從宏觀上看動子作單向運動。尺蠖馬達利用仿生學原理，根據尺蠖的爬行方式，采用三對致動器相互配合的方式完成單向步距。

由于超聲電機工作在超聲頻段內，需要配備專用的高頻電源，而大多數情況下高頻電源比超聲電機本體的體積大的多，且成本更高，這使得超聲電機的工作范圍受到了限制。準靜態馬達由于其超高的位移精度被廣泛應用于精密驅動與定位領域，但其工作在非諧振狀態下，工作效率較低，運行速度慢。

發明內容

為了克服現有技術存在的不足，本發明提供一種旋轉壓電馬達。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種旋轉壓電馬達，包括雙定子、動子、預緊機構、軸承座、定子座和底座；雙定子由內定子和外定子粘接而成，內定子和外定子均設有壓電片；雙定子的外柱面與定子座間隙配合，雙定子粘接于定子座上；動子通過動子軸和軸承安裝在軸承座上，動子軸向上一側的環面與內定子軸向上一側的環面接觸；預緊機構將軸承座和定子座聯結；軸承座和定子座均設置在底座上，并且可以在底座上滑移；內定子中的壓電片和外定子中的壓電片均用于輸入頻率為1130Hz的諧波；內定子用于根據諧波的激發做旋轉擺動以及沿外定子的中心做軸向運動；動子用于隨內定子的運動做相應的單向轉動。

作為優化方案，內定子包括外環和十字梁；十字梁的四個梁的兩側均貼有第一壓電片，中心設有一突出的小方軸；外定子為圓桶狀，桶底部對稱設有四個六邊形鏤空孔為頻率調整孔，四個六邊形鏤空孔在桶底形成十字形梁，十字形梁的四個梁的兩側均貼有第二壓電片；外定子桶底的中心設有一突出的大方軸；大方軸的中心設有方孔，內定子和外定子之間通過小方軸與方孔的間隙配合粘接在一起。

作為優化方案，動子為一圓盤，圓盤的一側內凹形成一環面，動子的環面與內定子的環面接觸；圓盤的中心設有第一通孔，動子軸與第一通孔配合固定。

作為優化方案，預緊機構包括預緊螺桿以及設置在預緊螺桿兩端的兩個預緊螺母和兩個預緊彈簧；軸承座上設有第二通孔，定子座上設有第三通孔，第二通孔和第三通孔同軸；預緊螺桿分別穿過第二通孔和第三通孔；一組預緊螺母和預緊彈簧與軸承座配合，另一組預緊螺母和預緊彈簧與定子座配合；預緊機構通過兩個預緊螺母的旋轉調節預緊力。

作為優化方案，底座上方設有燕尾槽；軸承座底部設有第一燕尾座，定子座的底部設有第二燕尾座；燕尾槽與軸承座底部的第一燕尾座和定子座底部的第二燕尾座間隙配合，使得軸承座和定子座可以在底座上滑移。