一种惯性旋转压电马达制造技术

本发明专利技术涉及一种惯性旋转压电马达。包括底座、转子机构和预紧机构；底座包括四棱柱和悬臂状的安装管；转子机构包括转子、安装板、一对压电片和一对质量块，安装板中部的两侧面分别固定设有一对压电片，上部的两侧面分别固定设有一对质量块；预紧机构包括预紧轴、螺杆和弹簧；工作时，在一对压电片上施加相应频率的电信号，安装板开始摆动，由于柔性铰链的存在，安装板围绕柔性铰链产生微小偏转，在一对质量块的作用下，出现钳紧和松开的交替变换状态，在松开状态下所述惯性旋转压电马达整体旋转一个微小的角度θ；连续运动实现惯性旋转压电马达的单向旋转运动。本发明专利技术工作时的摩擦损害小、运动效率提高5%‑10%。

An Inertial Rotating Piezoelectric Motor

The invention relates to an inertial rotary piezoelectric motor. It includes a base, a rotor mechanism and a pre-tightening mechanism; a base consists of four prisms and a cantilever-shaped installation tube; a rotor mechanism consists of a rotor, a mounting plate, a pair of piezoelectric plates and a pair of mass blocks; a pair of piezoelectric plates are fixed on both sides of the middle part of the mounting plate, and a pair of mass blocks are fixed on the two sides of the upper part; a pre-tightening mechanism includes a pre-tightening shaft, a screw and a spring when working. When a pair of piezoelectric plates are applied with corresponding frequency electric signals, the mounting plate starts to swing. Because of the existence of flexure hinges, the mounting plate will deflect slightly around the flexure hinges. Under the action of a pair of mass blocks, there will be alternating states of clamping and loosening. Under the loosening state, the inertia rotary piezoelectric motor rotates a tiny angle theta as a whole; continuous motion realizes inertia rotation. One-way rotational motion of piezoelectric motor. The friction damage is small and the motion efficiency is increased by 5%10% when the invention works.

【技术实现步骤摘要】
一种惯性旋转压电马达
本专利技术属于精密驱动与定位
，具体来说，涉及一种惯性旋转压电马达。
技术介绍
惯性冲击压电马达应用广泛，其具有结构简单、易小型化、易控制、定位精准的特点；传统惯性冲击压电马达一般采用压电叠堆驱动，但压电叠堆的变形量较小，抗拉能力差，不能够连接较大的质量块，且成本较高；惯性冲击压电马达分为不对称驱动信号式和不对称结构式，不对称驱动信号式惯性冲击压电马达采用锯齿波驱动，以获得动子或定子往返过程中加速度的不对称，但锯齿波驱动的惯性冲击压电马达无法工作在谐振状态下，所以现有的锯齿波驱动的惯性冲击压电马达的效率很低，只有3%左右；现有的一种不对称结构式惯性旋转马达，见图7，如图7中（a）所示因为夹持差Δx的存在，惯性冲击压电马达向不同方向摆动时的速度、加速度不同，如图7中（b）和图7中（c）所示惯性冲击压电马达向不同方向摆动的角度分别为θ1和θ2，θ1和θ2的差值即为图7中（d）中的旋转步距Δθ，惯性冲击压电马达向一个方向旋转运动，但惯性冲击压电马达通过角度差Δθ产生运动，所产生的有害摩擦大，惯性冲击压电马达运动效率低，且该惯性冲击压电马达不容易预紧。
技术实现思路
为了克服现有惯性冲击压电马达存在的摩擦损害大、运动效率低的问题，本专利技术提出一种惯性旋转压电马达。一种惯性旋转压电马达包括底座1、转子机构和预紧机构；所述底座1为四棱柱，底座1的上部开设有贯通对应两侧面的安装孔12，与安装孔12对应的底座1一侧面上固定连通着安装管14，安装管14的管孔为圆锥孔，且圆锥孔的小直径端对应着底座1上安装孔12，安装管14呈悬臂状，圆锥孔的大直径端为外端口；所述转子机构包括转子3、安装板32、一对压电片4和一对质量块5；所述转子3为立方体，立方体上开设有贯通对应两侧面的通孔33；立方体顶面上开设有通槽34，通槽34和通孔33沿轴向贯通，使立方体一侧形成左固定块35，另一侧形成右固定块36，且左固定块35的顶部高于右固定块36的顶部；与通孔33轴向对应的立方体底面上开设凹槽，使左固定块35和右固定块36的底部形成柔性铰链31；所述安装板32的下部固定连接着与通槽34相邻的左固定块35的一侧面，一对压电片4固定设于安装板32中部的两侧面上；所述一对质量块5的形状质量相同，且分别固定设于安装板32上部的两侧面上；所述预紧机构包括预紧轴2、螺杆6和弹簧7；预紧轴2为内螺纹空心阶梯轴，螺杆6通过螺纹配合连接位于预紧轴2内，螺杆6的两端位于预紧轴2的两端外部；预紧轴2的一侧为光轴21，另一侧为圆锥轴22，圆锥轴22的小直径端连接着光轴21；所述弹簧7套设在圆锥轴22的大直径端外部的螺杆6上；所述预紧机构的预紧轴2的圆锥轴配合位于圆锥管14内，预紧轴2的另一侧配合位于底座1的安装孔12内；且螺杆6的杆端伸至安装孔12外，螺杆6的外伸端上配合设有螺母；拧动螺杆6时，通过弹簧7将力传递到预紧轴2表面，推动预紧轴2向螺母方向移动实现预紧的作用；所述转子机构转子3通过通孔33套设于安装管14上；工作时，在一对压电片4上施加相应频率的电信号，安装板32开始摆动，并产生弯曲，由于柔性铰链31的存在，安装板32围绕柔性铰链31产生微小偏转，在一对质量块5的作用下，出现钳紧和松开的交替变换状态，在松开状态下所述惯性旋转压电马达整体旋转一个微小的角度θ；连续运动实现惯性旋转压电马达的单向旋转运动。进一步限定的技术方案如下：所述底座1上部另一侧开设有螺纹孔11，螺纹孔11和安装孔12呈90度相通，螺纹孔11内配合设有紧固螺栓8；所述预紧轴2的光轴21端部开设有腰型槽23，且腰型槽23和螺纹孔11对应，紧固螺栓8穿过腰型槽23锁紧螺杆6，防止螺杆6转动。与圆锥孔的小直径端对应的安装管14的管端径向开设有半圆形的径向槽13，安装管14的一侧沿轴向开设有轴向槽15，且轴向槽15和安装管14的管孔贯通；当增加预紧时轴向槽15扩张，安装管14外表面半径增大；安装管14内孔穿过锥度相同的预紧轴2，当预紧轴2向螺母方向移动时安装管14会扩张，转子3与安装管14外表面接触力增大，起到增加预紧力的作用。所述转子3底面上开设的凹槽的横截面呈半圆形。所述压电片4的工作频率为200Hz-400Hz，所述质量块5的质量为10g-100g。所述压电片4的材料为压电陶瓷。所述底座1、预紧轴2和转子3的材料均为65Mn钢。所述质量块5的材料为铜。本专利技术的有益技术效果体现在以下方面：1.本专利技术在安装板32中部的两侧面上分别安装压电片形成压电双晶片，相较于传统惯性冲击压电马达利用压电堆驱动具有更大的抗拉刚度，变形量更大，能够连接更大的质量块；并且压电马达工作在谐振状态，相比较于锯齿波驱动的惯性压电马达运动效率提高5%-10%。2.本专利技术在一个步距内依次产生旋转松开和钳紧的动作，且仅在旋转时发生摩擦，相比较于已有的旋转型压电马达通过产生角度差Δθ的运动方式所产生的有害摩擦更小，本专利技术惯性旋转压电马达利用锥度预紧，预紧方式简便。3.本专利技术的工作频率低，为200Hz-400Hz，且工作在谐振状态下，工作效率高，产生的噪音小。4.本专利技术对匹配电路要求低，根据仿真马达工作频率为200Hz-400Hz，工作电压为90V-380V，利用家用电路即可驱动。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为装配爆炸图；图3为底座结构示意图；图4为预紧机构结构示意图；图5为驱动机构结构示意图；图6为运动原理示意图；图7为现有一种惯性马达运动示意图。上图中序号：底座1、螺纹孔11、安装孔12、径向槽13、安装管14、轴向槽15、预紧轴2、光轴21、圆锥轴22、腰型槽23、转子3、柔性铰链31、安装板32、通孔33、通槽34、左固定块35、右固定块36，压电片4、质量块5、螺杆6、弹簧7、紧固螺栓8。具体实施方式下面结合附图，通过实施例对本专利技术作进一步地描述。参见图1和图2，一种惯性旋转压电马达包括底座1、转子机构和预紧机构。参见图3，底座1为四棱柱，底座1的上部开设有贯通对应两侧面的安装孔12，与安装孔12对应的底座1一侧面上固定连通着安装管14，安装管14的管孔为圆锥孔，且圆锥孔的小直径端对应着底座1上安装孔12，安装管14呈悬臂状，圆锥孔的大直径端为外端口。底座1上部另一侧开设有螺纹孔11，螺纹孔11和安装孔12呈90度相通，螺纹孔11内配合设有紧固螺栓8。参见图5，转子机构包括转子3、安装板32、一对压电片4和一对质量块5；所述转子3为立方体，立方体上开设有贯通对应两侧面的通孔33；立方体顶面上开设有通槽34，通槽34和通孔33沿轴向贯通，使立方体一侧形成左固定块35，另一侧形成右固定块36，且左固定块35的顶部高于右固定块36的顶部；与通孔33轴向对应的立方体底面上开设凹槽，使左固定块35和右固定块36的底部形成柔性铰链31。安装板32的下部固定连接着与通槽34相邻的左固定块35的一侧面，一对压电片4固定安装于安装板32中部的两侧面上；一对质量块5的形状质量相同，且分别固定安装于安装板32上部的两侧面上。安装板32的长度为40mm，宽度为20mm，厚度为0.7mm，质量块5的材料为铜，质量为20g。转子3通过通孔33套装于安装管14上。参见图4，预紧机构包括预紧轴2、螺杆6和弹簧7；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种惯性旋转压电马达，其特征在于：包括底座（1）、转子机构和预紧机构；所述底座（1）为四棱柱，底座（1）的上部开设有贯通对应两侧面的安装孔（12），与安装孔（12）对应的底座（1）一侧面上固定连通着安装管（14），安装管（14）的管孔为圆锥孔，且圆锥孔的小直径端对应着底座（1）上安装孔（12），安装管（14）呈悬臂状，圆锥孔的大直径端为外端口；所述转子机构包括转子（3）、安装板（32）、一对压电片（4）和一对质量块（5）；所述转子（3）为立方体，立方体上开设有贯通对应两侧面的通孔（33）；立方体顶面上开设有通槽（34），通槽（34）和通孔（33）沿轴向贯通，使立方体一侧形成左固定块（35），另一侧形成右固定块（36），且左固定块（35）的顶部高于右固定块（36）的顶部；与通孔（33）轴向对应的立方体底面上开设凹槽，使左固定块（35）和右固定块（36）的底部形成柔性铰链（31）；所述安装板（32）的下部固定连接着与通槽（34）相邻的左固定块（35）的一侧面，一对压电片（4）固定设于安装板（32）中部的两侧面上；所述一对质量块（5）的形状质量相同，且分别固定设于安装板（32）上部的两侧面上；所述预紧机构包括预紧轴（2）、螺杆（6）和弹簧（7）；预紧轴（2）为内螺纹空心阶梯轴，螺杆（6）通过螺纹配合连接位于预紧轴（2）内，螺杆（6）的两端位于预紧轴（2）的两端外部；预紧轴（2）的一侧为光轴（21），另一侧为圆锥轴（22），圆锥轴（22）的小直径端连接着光轴（21）；所述弹簧（7）套设在圆锥轴（22）的大直径端外部的螺杆（6）上；所述预紧机构的预紧轴（2）的圆锥轴配合位于圆锥管（14）内，预紧轴（2）的另一侧配合位于底座（1）的安装孔（12）内；且螺杆（6）的杆端伸至安装孔（12）外，螺杆（6）的外伸端上配合设有螺母；拧动螺杆（6）时，通过弹簧（7）将力传递到预紧轴（2）表面，推动预紧轴（2）向螺母的方向移动实现预紧的作用；所述转子机构转子（3）通过通孔（33）套设于安装管（14）上；工作时，在一对压电片（4）上施加相应频率的电信号，安装板（32）开始摆动，并产生弯曲，由于柔性铰链（31）的存在，安装板（32）围绕柔性铰链（31）产生微小偏转，在一对质量块（5）的作用下，出现钳紧和松开的交替变换状态，在松开状态下所述惯性旋转压电马达整体旋转一个微小的角度θ；连续运动实现惯性旋转压电马达的单向旋转运动。...

【技术特征摘要】
1.一种惯性旋转压电马达，其特征在于：包括底座（1）、转子机构和预紧机构；所述底座（1）为四棱柱，底座（1）的上部开设有贯通对应两侧面的安装孔（12），与安装孔（12）对应的底座（1）一侧面上固定连通着安装管（14），安装管（14）的管孔为圆锥孔，且圆锥孔的小直径端对应着底座（1）上安装孔（12），安装管（14）呈悬臂状，圆锥孔的大直径端为外端口；所述转子机构包括转子（3）、安装板（32）、一对压电片（4）和一对质量块（5）；所述转子（3）为立方体，立方体上开设有贯通对应两侧面的通孔（33）；立方体顶面上开设有通槽（34），通槽（34）和通孔（33）沿轴向贯通，使立方体一侧形成左固定块（35），另一侧形成右固定块（36），且左固定块（35）的顶部高于右固定块（36）的顶部；与通孔（33）轴向对应的立方体底面上开设凹槽，使左固定块（35）和右固定块（36）的底部形成柔性铰链（31）；所述安装板（32）的下部固定连接着与通槽（34）相邻的左固定块（35）的一侧面，一对压电片（4）固定设于安装板（32）中部的两侧面上；所述一对质量块（5）的形状质量相同，且分别固定设于安装板（32）上部的两侧面上；所述预紧机构包括预紧轴（2）、螺杆（6）和弹簧（7）；预紧轴（2）为内螺纹空心阶梯轴，螺杆（6）通过螺纹配合连接位于预紧轴（2）内，螺杆（6）的两端位于预紧轴（2）的两端外部；预紧轴（2）的一侧为光轴（21），另一侧为圆锥轴（22），圆锥轴（22）的小直径端连接着光轴（21）；所述弹簧（7）套设在圆锥轴（22）的大直径端外部的螺杆（6）上；所述预紧机构的预紧轴（2）的圆锥轴配合位于圆锥管（14）内，预紧轴（2）的另一侧配合位于底座（1）的安装孔（12）内；且螺杆（6）的杆端伸至安装孔（12）外，螺杆（6）的外伸端上配合设有螺母；拧动螺杆（6）时，通过弹簧（7）将力传递到预紧轴（2）表面，推动预紧轴（2）向螺母的方向移动实现预紧的作用；所述转子机构转子（3）通过通孔（33）套设于安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺良国，徐磊，李新宇，朱立红，潘巧生，葛新方，楚宇恒，郝赛，程子阳，张勇，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34