多轴压电微电机制造技术

本发明专利技术公开了一种多轴压电微电机，包括定子、转子和与输出轴，所述定子包括由压电材料制作的部分，用于驱动多轴压电微电机的激励信号在定子上激励出纵向振动和弯曲振动的复合振动以使定子驱动转子发生转动；转子的个数不小于两个，输出轴的个数不小于两个；至少两个输出轴与至少两个转子分别地相连以同时地输出所述至少两个转子的转动力矩。本发明专利技术的多轴压电微电机具有结构紧凑、输出力矩大、断电自锁、成本低、精度高、制作简单等优点，利于微型化、产业化和安装集成，其在生物、医疗、微机械、自动控制、光学镜头等领域有广泛应用前景。

【技术实现步骤摘要】
多轴压电微电机
本专利技术涉及一种压电微电机，尤其涉及一种多轴压电微电机。
技术介绍
压电微电机利用压电陶瓷的逆压电效应，将电能转化为定子的振动能，定子再通过摩擦驱动转子旋转或运动部件做直线或旋转运动。当其工作在超声频段时，也称为超声电机。与传统的电磁驱动器相比，压电电机具有许多特点和优点，比如：1、结构紧凑，能量密度(转矩/质量)大，易于微型化；2、低速大力矩，无需齿轮减速机构，可以实现直接驱动；3、电机响应速度快，并且能实现断电自锁；4、位置和速度控制性好，位移分辨率高；5、超声波电机是通过振动摩擦进行能量转换的，在转换过程中不产生磁场，亦不受外界磁场干扰，抗电磁干扰能力强；6、安静无噪声，超声波电机工作在超声频段，由于不需要齿轮等减速机构，所以可以安静无噪声的运行；7、设计灵活，结构形式多样化。由于压电电机具有重量轻、结构紧凑、驱动电压低等特点，使其特别适合用于设备和机构的直接驱动，而不需要减速机构。多轴驱动、多轴输出的电机具有更大的输出力矩，但目前偶尔出现的多轴驱动的压电微电机都是多个电机同时工作实现的，如何让单个压电微电机的定子能够同时支持多运动输出(多轴输出)是一个需要解决的问题。这样将可能在更微小的体积范围实现精密驱动，并获得更大的输出力矩。因此，本领域的技术人员致力于开发一种多轴压电微电机，以使单个压电微电机的定子能够实现多轴输出。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种多轴压电微电机，通过设计一个定子、多个转子和多个输出轴的结构，实现具有更大的输出力矩的多轴压电微电机。为实现上述目的，本专利技术提供了一种多轴压电微电机，包括定子、转子和与输出轴，所述定子包括由压电材料制作的部分，其特征在于，用于驱动所述多轴压电微电机的激励信号在所述定子上激励出纵向振动和弯曲振动的复合振动以使所述定子驱动所述转子发生转动；所述转子的个数不小于两个，所述输出轴的个数不小于两个；至少两个所述输出轴与至少两个所述转子分别地相连以同时地输出所述至少两个转子的转动力矩。进一步地，对于每个所述转子，所述定子上具有一个驱动孔，所述转子至少部分地嵌入所述驱动孔内以被所述驱动孔的侧壁通过摩擦力驱动。进一步地，所述定子上布置有多个用于加载所述激励信号的电极，所述激励信号包括彼此间相位相差π/2的第一激励信号和第二激励信号，所述多个电极中任意两个相邻的电极上加载的激励信号不同。进一步地，各个所述转子的转速度相同或不同，各个所述转子分别地带动与其相连的所述输出轴，各个所述输出轴的转速相同或不同。进一步地，还包括至少一个轮系，所述轮系布置在两个所述输出轴之间，所述轮系的传动比等于所述两个输出轴的转速比。进一步地，所述轮系由齿轮构成。可选地，所述定子包括压电片，所述压电片具有彼此平行的第一表面和第二表面，所述压电片的极化方向平行于所述第一表面和所述第二表面的法线；所述压电片上具有至少两个通孔，各个所述通孔从所述第一表面延伸到所述第二表面；对于每个所述通孔，所述压电片的所述第一表面上至少具有两个所述电极，所述至少两个电极皆邻接于所述通孔；所述压电片的所述第二表面接地。进一步地，所述压电片为矩形板状，具有三个彼此垂直的中心对称面，其中第一中心对称面平行于所述的第一表面和第二表面，各个所述通孔的中心对称轴分布在第二中心对称面上。可选地，所述通孔作为所述驱动孔，所述通孔的侧壁与其中的所述转子的表面相接触。可选地，所述通孔内穿设有金属筒状件，所述金属筒状件与所述通孔紧固连接，所述金属筒状件作为所述驱动孔，所述金属筒状件的侧壁与其中的所述转子的表面相接触；所述金属筒状件与各个所述电极之间具有间隙。进一步地，所述金属筒状件的所述侧壁至少部分地为圆锥面，所述圆锥面与所述转子的表面相接触。进一步地，所述圆锥面朝向所述压电片的所述第一表面展开。进一步地，所述通孔的个数为两个，所述电极的个数为四个，所述通孔关于所述压电片的第三中心对称面对称，所述电极关于所述压电片的第三中心对称面对称；所述四个电极中两个不相邻的电极构成第一组电极，另外两个不相邻的电极构成第二组电极；所述第一组电极上加载正弦激励信号，所述第二组电极上加载余弦激励信号。进一步地，所述通孔的中心对称轴位于所述弯曲振动的振动节点处。进一步地，所述定子还包括其上具有通孔的矩形板状的金属板，所述金属板贴合于所述压电片的第二表面，所述金属板接地；所述金属板上的通孔与所述压电片上的通孔连通，共同作为所述驱动孔。进一步地，所述金属板的平行于所述压电片的第二表面的横截面具有与所述压电片的第二表面相同的形状。可选地，所述定子由矩形板状的第一压电片、矩形板状的金属板和矩形板状的第二压电片依次贴合而成，所述第一压电片的第二表面与所述金属板的第一表面贴合，所述第二压电片的第一表面与所述金属板的第二表面贴合；所述第一压电片和所述第二压电片的极化方向皆平行于所述金属板的所述第一表面和所述第二表面的法线；所述定子上具有至少两个通孔，各个所述通孔从所述第一压电片的所述第一表面延伸到所述第一压电片的所述第二表面；对于每个所述通孔，所述第一压电片的所述第一表面上至少具有两个所述电极且所述至少两个电极皆邻接于所述通孔，所述第二压电片的所述第二表面上至少具有两个所述电极且所述至少两个电极皆邻接于所述通孔；所述金属板接地。进一步地，所述定子具有三个彼此垂直的中心对称面，其中第一中心对称面平行于所述金属板的所述的第一表面和第二表面，各个所述通孔的中心对称轴分布在第二中心对称面上。进一步地，在所述金属板上的所述通孔部分作为所述驱动孔；对于每个所述驱动孔，两个所述转子至少部分地嵌入所述驱动孔中，其中一个所述转子邻近所述第一压电片，另一个所述转子邻近所述第二压电片；所述驱动孔的侧壁包括两个圆锥面，所述两个圆锥面分别与所述两个转子的表面相接触。进一步地，所述两个圆锥面分别朝向所述金属板的所述第一表面和所述第二表面展开。进一步地，所述通孔的个数为两个，所述第一压电片上的所述电极的个数为四个，所述第二压电片上的所述电极的个数为四个；所述通孔关于所述定子的第三中心对称面对称，所述电极关于所述定子的第三中心对称面对称，所述第一压电片上的所述四个电极和所述第二压电片上的所述四个电极关于所述定子的所述第一中心对称面对称；所述第一压电片上的所述四个电极中两个不相邻的电极构成第一组电极，另外两个不相邻的电极构成第二组电极；所述第二压电片上的所述四个电极中两个不相邻的电极构成第三组电极，另外两个不相邻的电极构成第四组电极，所述第一组电极和所述第三组电极关于所述定子的所述第一中心对称面对称，所述第二组电极和所述第四组电极关于所述定子的所述第一中心对称面对称。进一步地，所述第一压电片的极化方向和所述第二压电片的极化方向相反，所述第一组电极和所述第三组电极上加载正弦激励信号，所述第二组电极和所述第四组电极上加载余弦激励信号。进一步地，所述通孔的中心对称轴位于所述弯曲振动的振动节点处。可选地，所述定子包括矩形板状的金属板、多个第一压电片和多个第二压电片；所述多个第一压电片的第一表面为所述电极，所述第一压电片的第二表面贴合在所述金属板的第一表面上；所述多个第二压电片的第二表面为所述电极，所述第二压电片的第一表面贴合在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多轴压电微电机，包括定子、转子和与输出轴，所述定子包括由压电材料制作的部分，其特征在于，用于驱动所述多轴压电微电机的激励信号在所述定子上激励出纵向振动和弯曲振动的复合振动以使所述定子驱动所述转子发生转动；所述转子的个数不小于两个，所述输出轴的个数不小于两个；至少两个所述输出轴与至少两个所述转子分别地相连以同时地输出所述至少两个转子的转动力矩。

【技术特征摘要】
1.一种多轴压电微电机，包括定子、转子和与输出轴，所述定子包括由压电材料制作的部分，其特征在于，用于驱动所述多轴压电微电机的激励信号在所述定子上激励出纵向振动和弯曲振动的复合振动以使所述定子驱动所述转子发生转动；所述转子的个数不小于两个，所述输出轴的个数不小于两个；至少两个所述输出轴与至少两个所述转子分别地相连以同时地输出所述至少两个转子的转动力矩。2.如权利要求1所述的多轴压电微电机，其中对于每个所述转子，所述定子上具有一个驱动孔，所述转子至少部分地嵌入所述驱动孔内以被所述驱动孔的侧壁通过摩擦力驱动。3.如权利要求2所述的多轴压电微电机，其中所述定子上布置有多个用于加载所述激励信号的电极，所述激励信号包括彼此间相位相差π/2的第一激励信号和第二激励信号，所述多个电极中任意两个相邻的电极上加载的激励信号不同。4.如权利要求3所述的多轴压电微电机，其中各个所述转子的转速度相同或不同，各个所述转子分别地带动与其相连的所述输出轴，各个所述输出轴的转速相同或不同。5.如权利要求4所述的多轴压电微电机，其中还包括至少一个轮系，所述轮系布置在两个所述输出轴之间，所述轮系的传动比等于所述两...

【专利技术属性】
技术研发人员：鹿存跃，杨明，李世阳，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31