[發明專利]一種微小型設備用超薄壓電超聲電機及其驅動方法

在審

• 申請號: 202110444227.5
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN112994517A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 黃虎;徐智;李軒
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/04;H02N2/06
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 李榮武

1.一種微小型設備用超薄壓電超聲電機，其特征在于：包括諧振子(1)和從動件(2)；所述的諧振子(1)包括矩形中空彈性體(1-1)、彎曲壓電片組(1-2)和夾緊壓電片組(1-3)；所述的從動件(2)成環狀，可內置相機光學鏡片；所述的從動件(2)以緊配合的方式內置于矩形中空彈性體(1-1)中；所述的用于激發矩形中空彈性體(1-1)驅動從動件(2)直線運動的彎曲壓電片組(1-2)沿厚度方向(z向)對稱粘貼于矩形中空彈性體(1-1)兩端；用于激發矩形中空彈性體(1-1)夾緊從動件(2)的夾緊壓電片組(1-3)沿寬度方向(y向)對稱粘貼于矩形中空彈性體(1-1)兩端。

2.根據權利要求1所述的一種微小型設備用超薄壓電超聲電機，其特征在于：所述的矩形中空彈性體(1-1)包括薄連接部分(1-1-1)、厚連接部分(1-1-2)和安裝固定孔(1-1-3)；所述的矩形中空彈性體(1-1)的中空部分為橢圓形，橢圓長軸沿矩形中空彈性體(1-1)的長度方向(x向)布置；所述的矩形中空彈性體(1-1)中空部分橢圓短軸方向與薄連接部分(1-1-1)相交，橢圓長軸方向與厚連接部分相交；所述的安裝固定孔(1-1-3)用于安裝固定。

3.根據權利要求1所述的一種微小型設備用超薄壓電超聲電機，其特征在于：所述的彎曲壓電片組(1-2)由第一彎曲壓電片組(1-2-1)和第二彎曲壓電片組(1-2-2)組成；所述的第一夾緊壓電片組(1-2-1)由壓電片Ⅰ(1-2-1-1)和壓電片Ⅱ(1-2-1-2)組成，壓電片Ⅰ(1-2-1-1)和壓電片Ⅱ(1-2-1-2)通過機械串聯的方式沿厚度方向粘貼于矩形中空彈性體(1-1)橢圓長軸的-x向一側；所述的第二夾緊壓電片組(1-2-2)由壓電片Ⅲ(1-2-2-1)和壓電片Ⅳ(1-2-2-2)組成，壓電片Ⅲ(1-2-2-1)和壓電片Ⅳ(1-2-2-2)通過機械串聯的方式沿厚度方向粘貼于矩形中空彈性體(1-1)橢圓長軸的x向一側；所述的壓電片Ⅰ(1-2-1-1)和壓電片Ⅱ(1-2-1-2)，壓電片Ⅲ(1-2-2-1)和壓電片Ⅳ(1-2-2-2)均通過電學并聯的方式布線；通過給彎曲壓電片組(1-2)施加正弦電信號可使矩形中空彈性體(1-1)定向彎曲。

4.根據權利要求1所述的一種微小型設備用超薄壓電超聲電機，其特征在于：所述的夾緊壓電片組(1-3)由第一夾緊壓電片(1-3-1)和第二夾緊壓電片(1-3-2)組成；所述的第一夾緊壓電片(1-3-1)和第二夾緊壓電片(1-3-2)通過機械并聯的方式沿寬度方向(y軸)粘貼于矩形中空彈性體(1-1)兩側；所述的第一夾緊壓電片(1-3-1)和第二夾緊壓電片(1-3-2)通過電學串聯的方式布線；通過給夾緊壓電片組(1-3)施加正弦電信號可使矩形中空彈性體(1-1)夾緊從動件(2)。

5.一種微小型設備用超薄壓電超聲電機驅動方法，其特征在于：包括以下步驟：

a)給夾緊壓電片組(1-3)施加u＝Asin(2πft)的電信號激發矩形中空彈性體(2)的縱向模態，使矩形中空彈性體(1-1)夾緊從動件(2)；

b)給彎曲壓電片組(1-2)施加u＝Asin(2πft)的電信號激發矩形中空彈性體(2)的彎曲模態，在彎曲壓電片組(1-2)和夾緊壓電片組(1-3)共同激勵下，矩形中空彈性體(1-1)將會帶動從動件(2)沿z向直線運動；

c)給夾緊壓電片組(1-3)施加u＝Asin(2πft)的電信號的同時，給彎曲壓電片組(1-2)施加u＝Acos(2πft)的電信號，可使矩形中空彈性體(1-1)帶動從動件(2)沿-z向直線運動。