The stator matrix of a three degree of freedom spherical rotor ultrasonic motor and its exciting method are related to the technical field of piezoelectric ultrasonic motor. The purpose of the present invention is to solve the problems existing in the existing multi degree of freedom rotary ultrasonic motor, such as insufficient drive foot, insufficient driving capacity, complex structure and difficult realization of miniaturization. Four driving feet uniformly embedded in the inner metal ring, the upper piezoelectric ceramic ring and piezoelectric ceramic ring are respectively located in the upper and lower surfaces of the metal ring, the upper piezoelectric ceramic ring is divided into twelve pieces of the upper piezoelectric ceramic partition, there is a gap between adjacent two piezoelectric ceramic partition, crevice set the silver layer, lower layer piezoelectric ceramic ring is divided into twelve layer virtual piezoelectric ceramic partition, the upper pressure polarization direction of piezoelectric ceramic ring in the same direction, the lower pressure polarized piezoelectric ceramic ring in the same direction, the upper piezoelectric polarization between the ceramic ring and piezoelectric ceramic ring instead. It is used to drive an elliptical drive track that rotates around the X, y, and Z axes.
【技术实现步骤摘要】
三自由度球形转子超声电机定子基体及其激励方法
本专利技术涉及三自由度球形转子超声电机定子基体。属于压电超声电机
技术介绍
压电超声电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应,在弹性体中激励出超声频段内的振动,在弹性体表面特定点或特定区域形成具有特定轨迹的质点运动,进而通过定子、转子之间的摩擦耦合将质点的微观运动转换成转子的宏观运动,具有低速大转矩、无需变速机构、无电磁干扰、响应速度快和断电自锁等优点。然而现有的多自由度旋转型超声电机存在驱动足少、驱动能力不足、结构复杂、难于实现小型化的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有的多自由度旋转型超声电机存在驱动足少、驱动能力不足、结构复杂、难于实现小型化的问题。现提供三自由度球形转子超声电机定子基体及其激励方法。三自由度球形转子超声电机定子基体,它包括金属环1、四个驱动足2、耳状固定端3、上层压电陶瓷环4和下层压电陶瓷环5,四个驱动足2均匀嵌在金属环1的内环,四个耳状固定端3均匀排布在金属环1的外环,上层压电陶瓷环4位于金属环1的上表面,上层压电陶瓷环4被平分为十二片上层压电陶瓷分区,相邻的两片压电陶瓷分区之间留有缝隙,该缝隙处设置镀银层,十二片上层压电陶瓷分区均沿厚度方向进行极化,且十二片上层压电陶瓷分区的极化方向均相同;下层压电陶瓷环5位于金属环1的下表面,下层压电陶瓷环5被虚拟的平分为十二片下层压电陶瓷分区,该十二片下层压电陶瓷分区为一体件结构,该十二片下层压电陶瓷分区均沿沿厚度方向进行极化,且十二片下层压电陶瓷分区的极化方向均相同;上层压电陶瓷环4和下层压电陶瓷环5之间的极化方向相反。三自由度球形转 ...
【技术保护点】
三自由度球形转子超声电机定子基体,其特征在于,它包括金属环(1)、四个驱动足(2)、耳状固定端(3)、上层压电陶瓷环(4)和下层压电陶瓷环(5),四个驱动足(2)均匀嵌在金属环(1)的内环,四个耳状固定端(3)均匀排布在金属环(1)的外环,上层压电陶瓷环(4)位于金属环(1)的上表面,上层压电陶瓷环(4)被平分为十二片上层压电陶瓷分区,相邻的两片压电陶瓷分区之间留有缝隙,该缝隙处设置镀银层,十二片上层压电陶瓷分区均沿厚度方向进行极化,且十二片上层压电陶瓷分区的极化方向均相同;下层压电陶瓷环(5)位于金属环(1)的下表面,下层压电陶瓷环(5)被虚拟的平分为十二片下层压电陶瓷分区,该十二片下层压电陶瓷分区为一体件结构,该十二片下层压电陶瓷分区均沿沿厚度方向进行极化,且十二片下层压电陶瓷分区的极化方向均相同;上层压电陶瓷环(4)和下层压电陶瓷环(5)之间的极化方向相反。
【技术特征摘要】
1.三自由度球形转子超声电机定子基体,其特征在于,它包括金属环(1)、四个驱动足(2)、耳状固定端(3)、上层压电陶瓷环(4)和下层压电陶瓷环(5),四个驱动足(2)均匀嵌在金属环(1)的内环,四个耳状固定端(3)均匀排布在金属环(1)的外环,上层压电陶瓷环(4)位于金属环(1)的上表面,上层压电陶瓷环(4)被平分为十二片上层压电陶瓷分区,相邻的两片压电陶瓷分区之间留有缝隙,该缝隙处设置镀银层,十二片上层压电陶瓷分区均沿厚度方向进行极化,且十二片上层压电陶瓷分区的极化方向均相同;下层压电陶瓷环(5)位于金属环(1)的下表面,下层压电陶瓷环(5)被虚拟的平分为十二片下层压电陶瓷分区,该十二片下层压电陶瓷分区为一体件结构,该十二片下层压电陶瓷分区均沿沿厚度方向进行极化,且十二片下层压电陶瓷分区的极化方向均相同;上层压电陶瓷环(4)和下层压电陶瓷环(5)之间的极化方向相反。2.根据权利要求1所述三自由度球形转子超声电机定子基体,其特征在于,每片上层压电陶瓷分区与对应的下层压电陶瓷分区的空间相位相差15°。3.根据权利要求1所述三自由度球形转子超声电机定子基体,其特征在于,耳状固定端(3)到圆心所成的直线与相邻驱动足(2)到圆心所成的直线之间的夹角为45°。4.三自由度球形转子超声电机定子基体的激励方法,该方法是基于权利要求1所述的三自由度球形转子超声电机定子基体实现的,其特征在于,该激励方法能够激励三自由度球形转子超声电机定子基体实现三自由度运动,三个自由度包括绕x、y和z轴的椭圆旋转;三自由度球形转子超声电机定子基体绕y轴椭圆旋转的激励方法:对上层压电陶瓷环(4)和下层压电陶瓷环(5)的相应分区施加激励电压,使上层压电陶瓷环(4)和下层压电陶瓷环(5)同时激励轴向弯曲振动模态和沿x轴方向的偏摆式振动模态,从而轴向弯曲振动模态和沿x轴方向的偏摆式振动模态叠加,使得驱动足(2)末端形成具有驱动转子绕y轴旋转的椭圆驱动轨迹;三自由度球形转子超声电机定子基体绕x轴椭圆旋转的激励方法:对上层压电陶瓷环(4)和下层压电陶瓷环(5)的相应分区施加激励电压,使上层压电陶瓷环(4)和下层压电陶瓷环(5)同时激励轴向弯曲振动模态和沿y轴方向的偏摆式振动模态,从而轴向弯曲振动模态和沿y轴方向的偏摆式振动模态叠加,使得驱动足(2)末端形成具有驱动转子绕x轴旋转的椭圆驱动轨迹;三自由度球形转子超声电机定子基体绕z轴椭圆旋转的激励方法:对上层压电陶瓷环(4)和下层压电陶瓷环(5)的相应分区施加激励电压,使上层压电陶瓷环(4)和下层压电陶瓷环(5)同时激励沿x和y轴方向的偏摆式振动模态,从而沿x和y轴方向的偏摆振动模态叠加,使得驱动足(2)末端形成具有驱动转子绕z轴旋转的椭圆驱动轨迹;通过调换施加在上层压电陶瓷环(4)和下层压电陶瓷环(5)相应分区上的两相激励电压的相位关系,实现驱动转子绕x轴、y轴或z轴的负向旋转。5.根据权利要求4所述的三自由度球形转子超声电机定子基体的激励方法,其特征在于,十二片上层压电陶瓷分区表示为ai(i=1,2,…,12);十二片下层压电陶瓷分区表示为bm(m=1,2,…,12);为了使上层压电陶瓷环(4)和下层压电陶瓷...
【专利技术属性】
技术研发人员:石胜君,黄郅博,刘英想,刘军考,陈维山,
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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