[發明專利]基于端部斜壓電陶瓷的復合模態型直線超聲波電機

有效

• 申請號: 202011021162.5
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112054713B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 陸旦宏;林秋香;胡霞;孫芮
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

1.一種基于端部斜壓電陶瓷的復合模態型直線超聲波電機，電機工作于縱扭振動模式，其包括定子單元和動子單元，動子單元包括上動子與下動子，定子單元設于上動子與下動子間，其特征在于：定子單元包括金屬彈性體、上驅動足、下驅動足和端部斜壓電陶瓷，上驅動足設于金屬彈性體上表面，下驅動足設于金屬彈性體下表面，上動子設于上驅動足上方，下動子設于下驅動足下方，端部斜壓電陶瓷包括右上斜壓電陶瓷、右下斜壓電陶瓷、左上斜壓電陶瓷和左下斜壓電陶瓷，端部斜壓電陶瓷的截面均為平行四邊形，右上斜壓電陶瓷的端部和右下斜壓電陶瓷的端部分別由上而下設于金屬彈性體右端，右上斜壓電陶瓷的另一端部和右下斜壓電陶瓷的另一端部分別形成固定端，左上斜壓電陶瓷的端部和左下斜壓電陶瓷的端部分別由上而下設于金屬彈性體左端，左上斜壓電陶瓷的另一端部和左下斜壓電陶瓷的另一端部分別形成固定端；通過調整定子單元的結構參數，使一階縱振模態頻率和二階彎振模態頻率接近，電機工作模態為一階縱振與二階彎振復合模態；通過調整定子單元的結構參數，使一階縱振模態頻率和三階彎振模態頻率接近時，電機的工作模態為一階縱振與三階彎振復合模態。

2.如權利要求1所述的基于端部斜壓電陶瓷的復合模態型直線超聲波電機，其特征在于：端部斜壓電陶瓷的極化方向均豎直向上，左下斜壓電陶瓷和右下斜壓電陶瓷共同組成第一組斜壓電陶瓷，左上斜壓電陶瓷和右上斜壓電陶瓷共同組成第二組斜壓電陶瓷，在第一組斜壓電陶瓷兩端的固定端與第二組斜壓電陶瓷兩端的固定端分別接電源的正極和負極，端部斜壓電陶瓷內部產生與端部斜壓電陶瓷斜向平行的電場，同時激發端部斜壓電陶瓷的縱振和扭振，進而分別激發金屬彈性體的縱振和彎振。

3.如權利要求2所述的基于端部斜壓電陶瓷的復合模態型直線超聲波電機，其特征在于：對第一組斜壓電陶瓷或第二組斜壓電陶瓷施加電壓，動子單元的運行方向會發生正向運行狀態與反向運行狀態的變化。

4.如權利要求2或3所述的基于端部斜壓電陶瓷的復合模態型直線超聲波電機，其特征在于：上驅動足與下驅動足皆粘貼于定子單元二階彎振振幅同側最大處；每次僅對一組斜壓電陶瓷施加電壓，電機的工作模態為一階縱振與二階彎振復合模態，實現上動子和下動子運行方向相反。

5.如權利要求2或3所述的基于端部斜壓電陶瓷的復合模態型直線超聲波電機，其特征在于：上驅動足和下驅動足一個粘貼于定子單元二階彎振左側振幅最大處，另一個粘貼于定子單元二階彎振右側振幅最大處；每次僅對一組斜壓電陶瓷施加電壓，電機的工作模態為一階縱振與二階彎振復合模態時，實現上動子和下動子運行方向相同。

6.如權利要求1所述的基于端部斜壓電陶瓷的復合模態型直線超聲波電機，其特征在于：上驅動足包括右上驅動足和左上驅動足，下驅動足包括右下驅動足和左下驅動足。

7.如權利要求6所述的基于端部斜壓電陶瓷的復合模態型直線超聲波電機，其特征在于：左下斜壓電陶瓷與右上斜壓電陶瓷共同組成第三組斜壓電陶瓷，左上斜壓電陶瓷與右下斜壓電陶瓷共同組成第四組斜壓電陶瓷，在第三組斜壓電陶瓷兩端的固定端與第四組斜壓電陶瓷兩端的固定端分別接電源的正極和負極，每次僅對一組斜壓電陶瓷施加電壓，在端部斜壓電陶瓷的固定端施加電壓，端部斜壓電陶瓷的內部產生與端部斜壓電陶瓷斜向平行的電場，同時激發端部斜壓電陶瓷的縱振和扭振，進而分別激發金屬彈性體的縱振和彎振。

8.如權利要求6或7所述的基于端部斜壓電陶瓷的復合模態型直線超聲波電機，其特征在于：右上驅動足和右下驅動足粘貼于定子單元三階彎振右側振幅最大處，左上驅動足和左下驅動足粘貼于定子單元三階彎振左側振幅最大處，每次僅對一組斜壓電陶瓷施加電壓，電機的工作模態為一階縱振與三階彎振復合模態，在僅對第三組壓電陶瓷的固定端施加諧振頻率電壓時，下動子向右移動，上動子向左移動；在僅對第四組壓電陶瓷的固定端施加諧振頻率電壓時，下動子向左移動，上動子向右移動。