一种超声波振动电机制造技术

本实用新型专利技术提供了一种超声波振动电机，A区压电陶瓷和B区压电陶瓷在空间上相差1/4的行波波长，A区压电陶瓷与A相交流电源相连，B区压电陶瓷与B相交流电源相连，A相交流电源和B相交流电源与一变频器相连，变频器能够照设定改变A相交流电源和B相交流电源机理电压频率，本实用新型专利技术的超声波振动电机叠加成行波的两列驻波之一的驱动频率改变时，因相位的累积变化，所叠加的行波方向会发生正反切换，只需要通过控制两列驻波之间的频率差就可以实现振动频率的精确控制，超声波振动电机的频率稳性定好，控制精度高，使用寿命长，抗干扰性强。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波振动电机
本技术涉及超声波电机
，尤其涉及一种超声波振动电机。
技术介绍
超声波电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动，通过定子放大其微观变形，再通过定转子之间的摩擦耦合带动转子而驱动的电机。人耳能感知的声音频率，约由50Hz~20kHz之范围，因此超声波为20kHz以上频率之音波或机械振动。以外加交流电压做驱动源之下的压电陶瓷会产生超声波的交替伸缩现象，虽然伸缩的大小仅达数微米程度，但因每秒之伸缩达几万甚至几十万次，每秒可移动达数厘米。超声波电机可以瞬间改变方向，且体积、重量等在设计上较具弹性，其频率稳定性好，控制精度高，抗干扰能力强。现有的电机振动一旦设定好，其振动频率是一定的，做不到变频振动。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种超声波振动电，旨在解决现有超声波电机不能变频振动的技术问题。本技术的技术方案如下：一种超声波振动电机，其中，包括底座，设置在所述底座上的圆盘形定子，设置在所述圆盘形定子上方的柔性转子以及设置在所述圆盘形定子下方的环形压电陶瓷，所述环形压电陶瓷包括A区压电陶瓷和B区压电陶瓷，所述A区压电陶瓷和B区压电陶瓷在空间上相差1/4的行波波长，所述A区压电陶瓷与A相交流电源相连，所述B区压电陶瓷与B相交流电源相连，所述A相交流电源和B相交流电源与一变频器相连。所述超声波振动电机，其中，所述A区压电陶瓷和B区压电陶瓷对称设置，所述A区压电陶瓷和B区压电陶瓷上的电极分区数量相等。所述超声波振动电机，其中，A区压电陶瓷上电极分区的总宽度和B区压电陶瓷上电极分区的总宽度均为行波波长的整数倍。所述超声波振动电机，其中，所述A区压电陶瓷和B区压电陶瓷上均包括有6个电极分区，每个电极分区的宽度为1/2的行波波长。所述超声波振动电机，其中，按逆时针方向，A区压电陶瓷和B区压电陶瓷上电极分区的极化方向均按照“+－+－+－”排列。所述超声波振动电机，其中，所述A区压电陶瓷和B区压电陶瓷均包括有12个电极分区，每个电极分区的宽度为1/4的行波波长。所述超声波振动电机，其中，按逆时针方向，A区压电陶瓷和B区压电陶瓷上电极分区的极化方向均按照“++－－++－－++－－”排列。所述超声波振动电机，其中，所述压电陶瓷片厚度为0.05mm～1mm。有益效果：本技术提供了一种超声波振动电机，本技术的超声波振动电机的工作原理为：叠加成行波的两列驻波之一的驱动频率改变时，因相位的累积变化，所叠加的行波方向会发生正反切换，带动电机同步进行正反转切换，利用换向产生的作用力反作用力获得振动。在一定范围内改变驻波驱动频率差时电机能变频振动，且不需要其它改变，拓展了现有行波型超声波电机的功能。本技术技术方案只需要通过控制两列驻波之间的频率差就可以实现振动频率的精确控制，本技术的超声波振动电机的频率稳性定好，控制精度高，使用寿命长，抗干扰性强。附图说明图1为本技术一种超声波振动电机的结构示意图；图2为本技术一种超声波振动电机的压电陶瓷结构示意图；图3为本技术另一种超声波振动电机的压电陶瓷结构示意图；图4为本技术一种超声波振动电机的控制方法流程图。具体实施方式本技术提供了一种超声波振动电机，为使本技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。参见图1，本技术提供的一种超声波振动电机，包括底座10，设置在所述底座上的圆盘形定子20，设置在所述圆盘形定子上方的柔性转子30以及设置在所述圆盘形定子下方的环形压电陶瓷40，参见图2和图3，所述环形压电陶瓷包括A区压电陶瓷和B区压电陶瓷，所述A区压电陶瓷和B区压电陶瓷在空间上相差1/4的行波波长，所述A区压电陶瓷与A相交流电源相连，所述B区压电陶瓷与B相交流电源相连，所述A相交流电源和B相交流电源与一变频器相连。本技术的超声波振动电机结构为一圆盘式行波型超声电机，圆盘形定子上部均匀分布m*（4或8）个齿（m为模态阶数），下部连接有一片环形压电陶瓷，其电极分区与模态阶数对应。本技术的超声波振动电机的工作原理是：当叠加成行波的两列驻波之一的驱动频率改变时，因相位的累积变化，所叠加的行波方向会发生正反切换，带动电机同步进行正反转切换，利用换向产生的作用力反作用力获得振动。在一定范围内改变驻波驱动频率差时电机能变频振动，且不需要其它改变。本技术技术方案中的A相交流电源和B相交流电源的激励电压的频率通过变频器来控制，本技术技术方案中的变频器可以为现有市场上可以买到的任意型号的微型变频器（比如西门子公司生产的型号为MM240-2系列变频器），该变频器的作用仅在于改变A相交流电源和B相交流电源激励电压的频率，从而使得A相交流电源和B相交流电源激发的两列驻波的频率不同，从而产生相位差，相位差周期性变化，柔性转子发生周期性的正反转，利用柔性转子正反转交替的过程中产生的反作用力带动超声波电机振动。压电陶瓷片是超声波电机的重要部件，压电陶瓷在通电的情况下能够产生逆压电效应，当在压电陶瓷的上、下表面施加正向电压，在压电陶瓷表面形成上正、下负的电场时，压电陶瓷在长度方向便会伸张；反之，若在压电陶瓷上、下表面施加反向电场．则压电陶瓷在长度方向就会收缩。当对压电陶瓷施加交变电场时，在压电陶瓷中就会激发出某种模态的弹性振动。当外电场的交变频率与压电陶瓷的机械谐振频率一致时，振动体就进入机械谐振状态。在一定的情况下，压电陶瓷片的厚度决定了在一定电压下是否能够起振，如果压电陶瓷片太厚，则在通常情况下不易起振，如果压电陶瓷片太薄，则在高频谐振条件下，由于形变过大而容易发生断裂，并且加工难度也会增大。另外，压电陶瓷片的厚度对压电振子的固有谐振频率影响较大，优选的，本技术技术方案中的压电陶瓷片厚度为0.05mm～1mm。在一种优选的实施方式中，所述A区压电陶瓷和B区压电陶瓷对称设置，所述A区压电陶瓷和B区压电陶瓷上的电极分区数量相等。本技术技术方案中的A区压电陶瓷和B区压电陶瓷上电极分区的设置只要能够满足能够形成两列驻波，并且这两列驻波能够叠加成行波即可，A区压电陶瓷和B区压电陶瓷电极所形成的两列驻波的波长可以相同也可以不同，比如，在一种情况下，A区压电陶瓷和B区压电陶瓷也可以非对称设置，A区压电陶瓷形成的驻波为3个行波波长，B区压电陶瓷形成的驻波为2个行波波长，即A区压电陶瓷和B区压电陶瓷上的电极分区数量可以不相等。优选的A区压电陶瓷和B区压电陶瓷对称设置且电极分区数量相等，有利于超声波振动电机的运行稳定以及提高超声波电机的使用寿命。在一种优选的实施方式中，A区压电陶瓷上电极分区的总宽度和B区压电陶瓷上电极分区的总宽度均为行波波长的整数倍。本技术技术方案中的A区压电陶瓷上电极分区的总宽度和B区压电陶瓷上电极分区的总宽度不限，可以根据实际需要进行设置，总宽度不宜设置的过长，优选为3-5个行波波长，总宽度过长容易增加控制的难度。参见图2，在一种优选的实施方式中，所述A区压电陶瓷和B区压电陶瓷上均包括有6个电极分区，每个电极分区的宽度为1/2的行波波长。A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波振动电机，其特征在于，包括底座，设置在所述底座上的圆盘形定子，设置在所述圆盘形定子上方的柔性转子以及设置在所述圆盘形定子下方的环形压电陶瓷，所述环形压电陶瓷包括A区压电陶瓷和B区压电陶瓷，所述A区压电陶瓷和B区压电陶瓷在空间上相差1/4的行波波长，所述A区压电陶瓷与A相交流电源相连，所述B区压电陶瓷与B相交流电源相连，所述A相交流电源和B相交流电源与一变频器相连。

【技术特征摘要】
1.一种超声波振动电机，其特征在于，包括底座，设置在所述底座上的圆盘形定子，设置在所述圆盘形定子上方的柔性转子以及设置在所述圆盘形定子下方的环形压电陶瓷，所述环形压电陶瓷包括A区压电陶瓷和B区压电陶瓷，所述A区压电陶瓷和B区压电陶瓷在空间上相差1/4的行波波长，所述A区压电陶瓷与A相交流电源相连，所述B区压电陶瓷与B相交流电源相连，所述A相交流电源和B相交流电源与一变频器相连。2.根据权利要求1所述超声波振动电机，其特征在于，所述A区压电陶瓷和B区压电陶瓷对称设置，所述A区压电陶瓷和B区压电陶瓷上的电极分区数量相等。3.根据权利要求2所述超声波振动电机，其特征在于，A区压电陶瓷上电极分区的总宽度和B区压电陶瓷上电极分区的总宽度均为行波波长的整数倍。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：夏民，徐位光，吴耀军，徐文丹，吴献军，伍先炜，
申请(专利权)人：深圳市三阶微控实业有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44