一种惯性直线超声压电电机制造技术

本发明专利技术公开了一种惯性直线超声压电电机，包括压电臂、铰链、悬置载体、摩擦副，所述压电臂通过所述铰链与所述悬置载体连接，使得所述压电臂上的驱动力能够传递至所述悬置载体；所述悬置载体的中部设置有所述摩擦副，使得所述压电臂的微观机械振动传递至所述悬置载体上时，能够在摩擦力的作用下转换为所述摩擦副的定向运动。本发明专利技术结构简单、预压力可调、输出力大；可以实现精密驱动与定位功能。可以实现精密驱动与定位功能。可以实现精密驱动与定位功能。

【技术实现步骤摘要】
一种惯性直线超声压电电机


[0001]本专利技术涉及超声电机
，特别是涉及一种惯性直线超声压电电机。

技术介绍

[0002]随着技术的不断发展，传统电磁电机由于工作原理和结构的限制，难以满足当前航空航天和精密仪器等领域对电机提出的小型化要求。在新型微特电机中, 超声压电电机是技术发展最为成熟的一种。根据尺寸效应, 超声压电电机在微纳米尺度会比电磁电机输出更大的功率。超声压电电机利用压电陶瓷的逆压电效应将电能转化为电机定子的振动，然后通过电机定动子之间的摩擦耦合驱动电机动子作旋转或直线运动，相比于电磁电机, 超声压电电机具有结构紧凑、低速大转矩、动态响应快、无电磁干扰、低噪声等优点。典型的超声压电电机主要是环行行波型、多模态复合等，存在电机结构复杂，需要输出转换机构不利于微型化，定动子间预压力难以调节等问题。故而，研究微型化、预压力可调的超声压电电机是当前的研究热点。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种惯性直线超声压电电机，结构简单、预压力可调、输出力大；可以实现精密驱动与定位功能。
[0004]本专利技术解决问题的技术方案为，提供一种惯性直线超声压电电机，包括压电臂、铰链、悬置载体、摩擦副，所述压电臂通过所述铰链与所述悬置载体连接，使得所述压电臂上的驱动力能够传递至所述悬置载体；所述悬置载体的中部设置有所述摩擦副，使得所述压电臂的微观机械振动传递至所述悬置载体上时，能够在摩擦力的作用下转换为所述摩擦副的定向运动。
[0005]进一步的，所述压电臂为压电双晶片，所述压电双晶片包括压电片a、金属基体层、压电片b，所述金属基体层位于两个压电片的中间并粘接在一起。
[0006]进一步的，所述压电片a、所述压电片b均沿厚度方向极化且极化方向相反。
[0007]进一步的，所述压电双晶片上施加的电信号为摆线平台式锯齿波信号。
[0008]进一步的，所述金属基体层为铍青铜材料、压电片为PZT
‑
H5。
[0009]进一步的，所述铰链为直梁混合型柔性铰链，包括柔性部、以及对称分设于所述柔性部两端的固接部，使得所述柔性部的一端的固接部能够与所述压电臂的端部固接、所述柔性部的另一端的固接部能够与所述悬置载体固接。
[0010]进一步的，所述悬置载体的周边设置有多个所述压电臂，使得多个所述压电臂能够支撑所述悬置载体始终处于平稳悬置状态。
[0011]进一步的，所述悬置载体的中间开设有摩擦孔，用以插入所述摩擦副；所述摩擦副插入至所述摩擦孔之后预留有狭缝。
[0012]进一步的，所述摩擦副的上端凸出所述悬置载体的上表面。
[0013]进一步的，所述摩擦副表面镀上AlTiN材料，所述悬置载体与所述摩擦副的接触面
镀上TiCN材料。
[0014]本专利技术的有益效果为：本专利技术为一种惯性直线超声压电电机，控制施加在压电双晶片上的电压即可控制摩擦副的移动速度以及方向。
[0015]采用直梁混合型柔性铰链将压电双晶片与中空悬置机构连接，具有位移放大作用扩大了摩擦副的移动范围。
[0016]采用预压力可调摩擦副，可以通过调节预压力大小来调节电机的输出力。
[0017]采用摆线平台式锯齿波信号激励，在增大惯性直线超声压电电机的输出力的同时增加了电机输出的平稳性。
附图说明
[0018]并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且与描述一起用于解释本专利技术的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术实施例的一种惯性直线超声压电电机的结构图；图2为本专利技术实施例的一种惯性直线超声压电电机的压电双晶片的示意图；图3为本专利技术实施例的一种惯性直线超声压电电机的铰链结构图；图4为本专利技术实施例的一种惯性直线超声压电电机的悬置机构与摩擦副的配合图；图5为本专利技术实施例提供的一种驱动信号示意图。
[0020]图中：1、压电双晶片；2、铰链；3、悬置载体；4、摩擦副；11、压电片a；12、金属基体层；13、压电片b。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]为解决上述问题，本专利技术提出了一种惯性直线超声压电电机，请参阅图1、图2、图3、图4、图5，主要包括压电臂、铰链2、悬置载体3、摩擦副4，压电臂通过铰链2与悬置载体3连接，使得压电臂上的驱动力能够传递至悬置载体3；悬置载体3的中部设置有摩擦副4，使得压电臂的微观机械振动传递至悬置载体3上时，能够在摩擦力的作用下转换为摩擦副4的定向运动。
[0023]本专利技术的实施例中以一组压电臂为例进行图示说明，压电臂可为压电双晶片1。压电双晶片1由两片沿厚度方向极化并且极化方向相反的压电片和金属基体层102构成，金属基体层102和压电片之间可通过环氧树脂胶粘接在一起。压电片可为压电陶瓷片，优选材料为PZT
‑
5H。金属基体层102的优选为铍青铜材料。
[0024]具体的，两片压电片分别为压电片a101、压电片b103，金属基体层102位于压电片
a101、压电片b103中间并粘接成型。压电片a101、压电片b103均沿厚度方向极化且极化方向相反。请参阅图2，位于金属基体层102之上的压电片a101为正向极化，位于金属基体层102之下的压电片b103为负向极化。
[0025]两个压电双晶片1分别位于悬置载体3的相对的两个侧面，并通过铰链2连接，使得压电双晶片1的驱动力传递到悬置载体3上的同时可以同步实现位移放大。
[0026]铰链2可以为直梁混合型柔性铰链，如图3中所示，包括柔性部、以及对称分设于柔性部两端的固接部，两个固接部分别用于与悬置载体3、压电双晶片1进行固接。固接方式可以为胶粘。
[0027]具体的，柔性部一端的固接部与压电双晶片1的端部固接，另一端的固接部与悬置载体3固接。两个压电双晶片1的非固接端的朝向可相反设置，如图1中所示。
[0028]进一步，的悬置载体3的周边可设置有多个压电臂，使得多个压电臂能够对悬置载体3实现共同支撑，并保持平稳，能够确保悬置载体3始终处于平稳悬置状态。
[0029]本专利技术的实施例中，悬置载体3的中间开设有摩擦孔，可为环形孔，用以插入摩擦副4；摩擦副4为预压力可调摩擦副。摩擦副4插入至摩擦孔之后仍留有狭缝，以便于摩擦副的插入。
[0030]应当明确的是，摩擦副4的上端凸出至悬置载体3的上表面之外。可在摩擦副4表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种惯性直线超声压电电机，其特征在于，包括压电臂、铰链（2）、悬置载体（3）、摩擦副（4），所述压电臂通过所述铰链（2）与所述悬置载体（3）连接，使得所述压电臂上的驱动力能够传递至所述悬置载体（3）；所述悬置载体（3）的中部设置有所述摩擦副（4），使得所述压电臂的微观机械振动传递至所述悬置载体（3）上时，能够在摩擦力的作用下转换为所述摩擦副（4）的定向运动。2.根据权利要求1所述的一种惯性直线超声压电电机，其特征在于，所述压电臂为压电双晶片（1），所述压电双晶片（1）包括压电片a（101）、金属基体层（102）、压电片b（103），所述金属基体层（102）位于两个压电片的中间并粘接在一起。3.根据权利要求2所述的一种惯性直线超声压电电机，其特征在于，所述压电片a（101）、所述压电片b（103）均沿厚度方向极化且极化方向相反。4.根据权利要求3所述的一种惯性直线超声压电电机，其特征在于，所述压电双晶片（1）上施加的电信号为摆线平台式锯齿波信号。5.根据权利要求2所述的一种惯性直线超声压电电机，其特征在于，所述金属基体层（102）为铍青铜材...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪华伟，吕博，戚安琪，杨帆，王明雨，徐泽，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：