一种纵弯耦合双足直线板式压电电机制造技术

本发明专利技术涉及一种纵弯耦合双足直线板式压电电机，包括定子、动子滑块及装配基体，所述装配基体包括底座、滑动机构和预紧力装置，所述的底座上设有用于动子滑块移动的导轨，所述的定子包括第一压电片、第二压电片和弹性体，所述的第一压电片和第二压电片装在弹性体固定在滑动机构上，所述的滑动机构与预紧力装置连接；所述的预紧力装置通过滑动机构推动弹性体的驱动足与动子滑块接触，所述的定子利用纵弯耦合模态，在驱动足端产生椭圆轨迹运动，从而通过摩擦作用驱动动子滑块直线运动；切换驱动电极，可实现电机的双向运动。与现有技术相比，本发明专利技术具有可保持较高的输出性能、装配简单、两相模态频率差值小，利于电机稳定输出等优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种纵弯耦合双足直线板式压电电机


[0001]本专利技术涉及压电电机
，尤其是涉及一种纵弯耦合双足直线板式压电电机。

技术介绍

[0002]直线压电电机是利用压电陶瓷的逆压电效应，使得弹性体发生高频微幅振动，而后通过定动子间的摩擦耦合作用将电能转化为机械能驱动动子输出直线运动。直线电机具有结构简单、可直接驱动负载、定位精度高和无电磁干扰等特点。在微小型机械、精密定位、小功率驱动方面有广泛的应用前景。
[0003]由于直线电机在结构和工作原理上的限制，目前直线电机仍存在结构复杂、体积大、输出性能不足和装配困难等问题。中国专利申请号为201610009537.3的专利技术专利公开了一种层叠式压电陶瓷的直线超声电机，该直线电机为单足驱动，这会导致电机的输出性能不足，电机能量密度较低。近些年，为了实现直线电机微型化设计，复合模态直线电机成为研究的重点，而在电机设计的过程中两相模态频率一致性问题需要考虑。中国专利申请号为201810064276.4的专利技术专利公开了一种微型的卧板型纵
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弯耦合型直线超声电机，该专利提出的直线电机的不足之处在于，预紧力弹簧与定子直接接触，定子的振动可能会导致预紧力装置产生耦合振动，破坏电机结构的稳定性。
[0004]因此如何来确保直线压电电机良好的输出性能，同时定子的振动不会使得预压力装置发生干涉振动，成为需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种纵弯耦合双足直线板式压电电机，该电机结构简单，体积小，双足驱动可保持较高的输出性能、装配简单、两相模态频率差值小，利于电机稳定输出。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]根据本专利技术的一个方面，提供了一种纵弯耦合双足直线板式压电电机，包括定子、动子滑块及装配基体，所述装配基体包括底座、滑动机构和预紧力装置，所述的底座上设有用于动子滑块移动的导轨，所述的定子包括第一压电片、第二压电片和弹性体，所述的第一压电片和第二压电片装在弹性体固定在滑动机构上，所述的滑动机构与预紧力装置连接；
[0008]所述的预紧力装置通过滑动机构推动弹性体的驱动足与动子滑块接触，所述的定子利用纵弯耦合模态，在驱动足端产生椭圆轨迹运动，从而通过摩擦作用驱动动子滑块直线运动。
[0009]作为优选的技术方案，所述的弹性体采用π型板式弹性体。
[0010]作为优选的技术方案，所述的π型板式弹性体中间设有用于将弹性体固定在滑动机构上的螺纹孔、两侧设有驱动足，所述的驱动足的内侧设有用于放置第一压电片和第二压电片的矩形槽。
[0011]作为优选的技术方案，所述的第一压电片和第二压电片均设有两块，以π型板式弹性体靠近动子的一侧为内侧，对立面为外侧，四片压电片粘贴在两侧。
[0012]作为优选的技术方案，所述的第一压电片和第二压电片采用压电陶瓷片，且压电片的极化方向呈对称分布。
[0013]作为优选的技术方案，所述的滑动机构包括滑块和滑槽，所述的滑块沿滑槽移动，且运动方向与动子滑块的运动方向垂直；所述的弹性体固定在滑块上。
[0014]作为优选的技术方案，所述的预紧力装置包括螺栓和弹簧，所述的螺栓的一端穿过底座左侧挡板上的螺纹孔后与弹簧一端连接，所述的弹簧另一端再与滑块上的圆柱形凸起活动连接。
[0015]作为优选的技术方案，所述的动子滑块与导轨之间设有滚珠.
[0016]作为优选的技术方案，所述的四片压电片分为两组，且驱动信号为两相信号，一组压电片加正弦信号，另一组压电片加余弦信号，相位相差90度，切换驱动电极，可实现电机的双向运动。
[0017]作为优选的技术方案，所述的定子所采用的工作模态为一阶纵振和二阶弯振的耦合，两相模态的频率分别为f1和f2，为了让直线电机稳定工作，利用零阶优化算法对定子结构尺寸进行优化，从而使两相模态频率一致，频差值尽可能小，即激励信号的频率可设置为与f1和f2接近的值f。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0019]1)结构简单，易于微型化，且小尺寸下双足驱动，确保了直线压电电机良好的输出性能，能量密度高，通过纵弯耦合模态使电机定子驱动足输出椭圆运动运行，从而驱动动子滑块作直线运动；
[0020]2)本专利技术与传统预紧力装置相比，预紧力弹簧不与定子直接接触，定子的振动不会使得预压力装置发生干涉振动，从而提高了电机结构的稳定性。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实例中直线板式压电电机的装配机构示意图。
[0022]图2为本专利技术实例中定子的结构示意图。
[0023]图3为本专利技术实例中压电陶瓷片的极化方向分布图。
[0024]图4为本专利技术实例中滑块(滑动机构)的结构示意图。
[0025]图5为本专利技术实例中定子激发一阶纵振时的模态振型图。
[0026]图6为本专利技术实例中定子激发二阶弯振时的模态振型图。
[0027]图7为本专利技术电机的运动过程示意图。
[0028]其中1为底座；2为滑动机构；21为滑块；211为槽道配合键；212为圆柱形凸起；22为滑槽；3为预压力装置；31为螺栓；32为弹簧；4为定位螺钉；5为定子；51为第一压电片；52为第二压电片；53为弹性体；531为螺纹孔；532为驱动足；533为矩形槽；6为动子滑块；7为滑轨；8为滚珠。
具体实施方式
[0029]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，都应属于本专利技术保护的范围。
[0030]以下结合附图1
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6对本专利技术的实施方式进行具体说明，本实施方式提供的一种纵弯耦合双足直线板式压电电机，包括定子5、动子滑块7、底座1、预压力装置3、滑动机构2，所述底座右侧挡板上固定有导轨7，所述动子滑块6与导轨7之间设有滚珠8，可以减小动子滑块6的运动阻力。
[0031]所述底座中部设有滑动机构2，所述滑动机构2由滑块21和滑槽22组成，滑块21可沿滑槽22移动，对滑块21起到定位和导向的作用，且运动方向与动子滑块6的运动方向垂直。
[0032]所述定子5固定与滑块21上，其包括弹性体53、第一压电片51和第二压电片52，所述弹性体53中部开有螺纹孔531用于固定定子，且驱动足532的内侧开有矩形槽533，可以容纳压电片，为驱动足532与动子滑块6接触留出空间，避免发生运动干涉，除此之外，矩形槽533还有调节定子5工作模态频率的作用(如图2所示)，压电片的极化方向呈对称分布(如图3所示)。
[0033]所述预紧力装置由弹簧32和螺栓31组成，所述螺栓31的一端与底座左侧挡板上的螺纹孔相连接，而一端套有弹簧32，所述弹簧32再与滑块21上的圆柱形凸起活动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纵弯耦合双足直线板式压电电机，其特征在于，包括定子(5)、动子滑块(6)及装配基体，所述装配基体包括底座(1)、滑动机构(2)和预紧力装置(3)，所述的底座(1)上设有用于动子滑块(6)移动的导轨(7)，所述的定子(5)包括第一压电片(51)、第二压电片(52)和弹性体(53)，所述的第一压电片(51)和第二压电片(52)装在弹性体(53)上，所述的弹性体(53)固定在滑动机构(2)上，所述的滑动机构(2)与预紧力装置(3)连接；所述的预紧力装置(3)通过滑动机构(2)推动弹性体(53)的驱动足(532)与动子滑块(6)接触，所述的定子(5)利用纵弯耦合模态，在驱动足(532)端产生椭圆轨迹运动，从而通过摩擦作用驱动动子滑块(6)直线运动。2.根据权利要求1所述的一种纵弯耦合双足直线板式压电电机，其特征在于，所述的弹性体(53)采用π型板式弹性体。3.根据权利要求2所述的一种纵弯耦合双足直线板式压电电机，其特征在于，所述的π型板式弹性体中间设有用于将弹性体固定在滑动机构(2)上的螺纹孔(531)、两侧设有驱动足(532)，所述的驱动足(532)的内侧设有用于放置第一压电片(51)和第二压电片(52)的矩形槽(533)。4.根据权利要求2或3所述的一种纵弯耦合双足直线板式压电电机，其特征在于，所述的第一压电片(51)和第二压电片(52)均设有两块，以π型板式弹性体靠近动子的一侧为内侧，对立面为外侧，四片压电片粘贴在两侧。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：范平清，付道阔，袁涛，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：