CN100377489C - 面内复合模态直线压电微电机 - Google Patents

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Abstract

本发明针对目前计算机硬盘和光盘上磁头驱动所采用的传统旋转电磁电机所存在的不足，研制一种面内复合模态直线压电微电机，其驱动振子采用平面内的弯、弯复合模态、矩形板结构形式，将矩形压电陶瓷片被分为二个或四个对称区，采取沿轴向极化的形式，为降低驱动电压、提高振子的强度，将矩形压电陶瓷片嵌粘入矩形金属弹性体上，构成复合层矩形板振子；该复合层矩形板振子采用双接触面摩擦驱动，可以有效地增大推力，提高效率，为加大复合振子接触摩擦部位的振动幅度，提高复合振子的移动速度，在复合振子的金属弹性体两侧边切割出均布的矩形槽口。将磁头组件与该电机的复合振子设计为一体。本发明具有体积小、结构简单，响应速度快、定位更准确、以及不产生电磁场等优点，适应计算机技术高速发展的需要。

Description

面内复合模态直线压电微电机
技术领域
本发明涉及计算机硬盘等外部设备的磁头驱动装置。
背景技术
目前计算机硬盘和光盘上磁头的直线运动都是采用传统的旋转电磁电机加上齿轮或其他变换机构来实现的，由于传动及惯性等因素的影响，响应时间通常超过100μs。采用电磁电机存在响应速度、结构体积、伺服分辨率、电磁干扰等难以解决的问题。随着计算机技术的高速发展，对计算机磁头定位精度的要求也越来越高，传统的电磁电机再加上一套变换机构组成直线运动装置已远不能满足计算机磁头定位精度要求。同时满足不了计算机硬盘、光盘和计算机外设等对直线进给伺服电机小型化、高精度、快速、轻质、高速发展的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直接用于计算机硬盘磁头驱动的面内弯、弯复合模态矩形复合层振子直线压电微电机(简称面内复合模态直线压电微电机)，用这种电机代替传统的磁头驱动系统，直接实现磁头的直线运动，使传动系统具有体积变小、结构简单，响应速度更快、定位更准确、位置分辨率更高以及不产生电磁场等优点，满足现代信息行业计算机硬盘等外部设备的磁头驱动要求，适应计算机技术高速发展的需要。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种面内复合模态直线压电微电机，由矩形压电陶瓷片、矩形金属弹性体、可动导轨、蛇形弹簧、地线端子、接线端子组成，矩形压电陶瓷片嵌粘于矩形金属弹性体上，构成复合层矩形板振子，矩形压电陶瓷片被分为二个或四个对称区，中心刻有细槽，在二个或四个对称区分别引出两个接线端子，从矩形金属弹性体引出输入的地线端子，复合层矩形板振子夹于箱体导轨与可动导轨之间，矩形金属弹性体的两侧边分别与箱体导轨与可动导轨接触，并在矩形金属弹性体两侧边切割出均布的矩形槽口，箱体导轨底部与上盖板各开两个燕尾槽，可动导轨上下有四个燕尾形凸起部分，可动导轨的燕尾形凸起部分装入箱体导轨底部和上盖板的燕尾槽中，压板通过螺栓对蛇形弹簧施加预紧力，经过可动导轨沿燕尾槽方向给复合层矩形板振子施加夹紧力，在可动导轨与压板之间装有蛇形弹簧。
该发明面内复合模态直线压电微电机实现了以下优点：
(1)采用平面内的弯、弯复合模态；
(2)为降低驱动电压、提高振子的强度，将矩形压电陶瓷片嵌粘入矩形金属弹性体上，构成复合层矩形板振子；
(3)该直线型压电微电机复合振子采用双接触面摩擦驱动，可有效地增大推力，提高效率；
(4)为加大复合层矩形板振子接触磨擦部位的振动幅度，提高复合层矩形板振的移动速度，创造性地在复合层矩形板振的矩形金属弹性体两侧边切割出均布的矩形槽口；
(5)将磁头与该电机的复合层矩形板振设计为一体，使计算机硬盘磁头驱动系统具有结构简单、体积小、薄型、重量轻、磁头响应快、定位精度高等诸多优点。
附图说明
图1为面内复合模态直线压电微电机总体示意图。
图2为图1的剖视图。
图3为复合层矩形板振子示意图。
图4为图3的剖视图。
1螺栓              2磁头     3箱体导轨    4矩形压电陶瓷片
5矩形金属弹性体    6上盖板   7可动导轨    8蛇形弹簧
9调整垫片          10压板    11铆钉       12左盖板
13右盖板           14细槽    15地线端子   16、17接线端子
18燕尾槽
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
本发明面内复合模态直线压电微电机主要由螺栓1、磁头2、箱体导轨3、矩形压电陶瓷片4、矩形金属弹性体5、上盖板6、可动导轨7、蛇形弹簧8、调整垫片9、压扳10、铆钉11、左盖板12、右盖板13、地线端子15、接线端子16、17组成。为降低驱动电压、提高振子强度，矩形压电陶瓷片4嵌粘于矩形金属弹性体5上，构成复合层矩形板振子。矩形压电陶瓷片4被分为二个或四个对称区，中心刻有细槽14，采取沿轴向极化的形式，在二个或四个对称区分别引出接线端子16和17，做为两相相位差为90°的高频交流电源输入端子。从矩形金属弹性体5引出输入的地线端子15。复合层矩形板振子夹于箱体导轨3与可动导轨7之间。为避免矩形压电陶瓷片与箱体导轨3、可动导轨7直接接触而产生磨擦，矩形压电陶瓷片4的宽度小于矩形金属弹性体5宽度，矩形金属弹性体的两侧边分别与箱体导轨3、可动导轨7接触，箱体导轨3底部和上盖板6各开两个燕尾槽18，可动导轨7上部、下部分别有二个燕尾形凸起部分，可动导轨7的燕尾形凸起部分装入箱体导轨3底部和上盖板6的燕尾槽18中，并可沿燕尾槽18移动。压板10通过螺栓1给蛇形弹簧8施加预紧力，经过可动导轨7沿燕尾槽方向给复合层矩形板振子施加预紧力，通过调整垫片9调整可动导轨7对复合层矩形板振子预紧力的大小，铆钉11将蛇形弹簧8分别与压板10和可动导轨7连接，左盖板12、右盖板13分别通过铆钉与上盖板6和箱体导轨3连接。该复合层矩形板振子采用双接触面摩擦驱动，为加大复合层矩形板振子接触摩擦部位的振动幅度，提高复合层矩形板振子的运动速度，在矩形金属弹性体两侧边切割出均布的矩形槽口。
本发明面内复合模态直线压电微电机工作过程：在矩形压电陶瓷片4的两个极化区分别施加相位差为90°高频交流电，从矩形金属弹性体5引出端子15。复合层矩形板振子经过利用有限元计算、计算机仿真以及实验研究调试，激发出频率相近的平面内弯、弯复合振动模态，在复合层矩形板振子的两侧边表面上将产生椭圆运动，在压板10通过蛇形弹簧8和可动导轨7施加的预紧力作用下，复合层矩形板振子的两侧表面上的椭圆运动将使复合振子的两侧边与两导轨之间产生摩擦力，复合层矩形板振子在摩擦力的驱动下，带动磁头2沿着箱体导轨3和可动导轨7的矩形导轨槽移动。将磁头2与复合层矩形板振子做成一体，结构简单，磁头2随着复合层矩形板振子沿着导轨方向做往复直线运动。
如上所述，便可较好地实现本发明。

Claims (1)

1.一种面内复合模态直线压电微电机，其特征在于由矩形压电陶瓷片、矩形金属弹性体、可动导轨、蛇形弹簧、地线端子、接线端子组成，矩形压电陶瓷片(4)嵌粘于矩形金属弹性体(5)上，构成复合层矩形板振子，矩形压电陶瓷片(4)被分为二个或四个对称区，中心刻有细槽(14)，在二个或四个对称区分别引出两个接线端子(16，17)，从矩形金属弹性体(5)引出输入的地线端子(15)，复合层矩形板振子夹于箱体导轨(3)与可动导轨(7)之间，矩形金属弹性体的两侧边分别与箱体导轨(3)与可动导轨(7)接触，并在矩形金属弹性体两侧边切割出均布的矩形槽口，箱体导轨(3)底部与上盖板(6)各开两个燕尾槽(18)，可动导轨(7)上下有四个燕尾形凸起部分，可动导轨(7)的燕尾形凸起部分装入箱体导轨(3)底部和上盖板(6)的燕尾槽(18)中，压板(10)通过螺栓(1)对蛇形弹簧(8)施加预紧力，经过可动导轨(7)沿燕尾槽方向给复合层矩形板振子施加夹紧力，在可动导轨(7)与压板(10)之间装有蛇形弹簧(8)。
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