[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

本發明提供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，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，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；該種基于端部斜壓電陶瓷的復合模態型直線超聲波電機，結構緊湊，能夠方便地實現在多種復合模態下正反向換向運行，以及上動子和下動子的同向或雙向運行。

技術領域

本發明涉及一種基于端部斜壓電陶瓷的復合模態型直線超聲波電機。

背景技術

目前常見的復合型直線超聲波電機是通過粘貼于定子單元表面的多組壓電陶瓷橫振模式分別激發彈性體的縱振和彎振，進而使彈性體工作在縱彎復合模態下。在驅動足處合成橢圓運動軌跡，驅動動子運動。

現有的復合型直線超聲波電機，存在著結構復雜，難以方便地實現上動子和下動子的同向或雙向運行。

上述問題是在基于端部斜壓電陶瓷的復合模態型直線超聲波電機的設計與生產過程中應當予以考慮并解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于端部斜壓電陶瓷的復合模態型直線超聲波電機解決現有技術中存在的結構復雜，難以方便地實現上動子和下動子的同向或雙向運行的問題。

本發明的技術解決方案是：

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，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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。