CN100486098C - 粘贴压电片的金属柱定子及使用该定子的微超声波马达 - Google Patents
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Abstract
本发明公开粘贴压电片的金属柱定子及使用该定子的微超声波马达。粘贴压电片的金属柱定子的圆柱表面上开有互相垂直的两个表面，矩形的和两个压电陶瓷片都被极化为一个表面是正极另一个表面是负极，两个压电陶瓷片的具有相同极性的表面分别粘贴在两个表面上，每个压电陶瓷片的外表面上分别连接有一个电接点。使用如上所述定子的微超声波马达，它包括转子、定子匹配块、弹簧、转子轴、粘贴压电片的金属柱定子，定子匹配块的下端面粘接在定子的上端面上。另一种使用如上所述定子的微超声波马达，还包括护罩，本发明较大地促进了超声波马达的微型化和实用化。本发明在生物、医疗、微机械、国防科技等方面有着广阔的应用前景。
Description
技术领域：本发明属于超声振动应用领域，具体涉及一种粘贴压电片的金属柱定子及使用该定子的微超声波马达。
背景技术：弯曲振动模态超声波马达是超声波马达的一种，它的结构相对于其它的超声波马达简单，易于实现微型化。到目前为止，最小的弯曲振动模态超声波马达是中国清华大学制作的直径1mm的压电柱超声波马达，它所使用的压电陶瓷元件为压电柱，在压电陶瓷柱侧面分别均匀涂上四份银电极，按图1方式加高压直流电使其极化，接点1接高压直流电源，接点2接地，箭头所示方向为极化方向。使用时如图2所示，在电极3、电极4、电极5和电极6上分别加sin、cos、-sin、-cos四路交流电信号励磁，这时压电柱就边弯曲边摇头振动完成定子的功能，但是这种压电陶瓷柱的磨圆加工和分区极化都比较困难，制造过程的合格率较低，在产业化的过程中存在着工艺上难以克服的困难。
发明内容：为了克服现有的压电柱微型超声波马达的定子难以加工的问题，提供一种容易加工的微型超声波马达的定子。本发明是通过下述方案予以实现的，一种粘贴压电片的金属柱定子，它由金属柱、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片组成，金属柱的圆柱表面上开有互相垂直的第一表面和第二表面，矩形的第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片都被极化为一个表面是正极另一个表面是负极，第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片的具有相同极性的表面分别粘贴在第一表面和第二表面上，第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片的外表面上分别连接有第一电接点和第二电接点。在第一电接点上加交流电信号，同时第二电接点不加任何信号，就可激励该金属柱产生所需的弯曲摇头振动。在第一电接点上不加任何信号而在第二电接点上加交流电信号则该金属柱反向摇头振动。本发明克服了已有技术在微型化方向上的不足之处，金属柱加工简单，第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片极化容易，解决了超声波马达微型化过程中难于加工、成品率低的问题。
本发明还提供了一种使用如本发明所述的粘贴压电片的金属柱定子的微超声波马达，它包括转子、定子匹配块、弹簧和转子轴，它还包括粘贴压电片的金属柱定子，转子轴穿过转子并且与位于转子下方的定子匹配块相连接，转子轴与转子之间键联接，弹簧套在转子轴上并设置在转子的上端面和转子轴上端的挡片之间，转子的下端面为圆锥面，定子匹配块的上端面与转子的下端面相吻合，定子匹配块的下端面粘接在粘贴压电片的金属柱定子的上端面上。粘贴压电片的金属柱定子工作后通过固定在其上的定子匹配块把动力传递给转子和转子轴。
本发明还提供了另一种使用如本发明所述的粘贴压电片的金属柱定子的微超波马达，它包括转子、定子匹配块、弹簧、转子轴和轴承，它还包括粘贴压电片的金属柱定子和护罩，粘贴压电片的金属柱定子、定子匹配块转子都罩在护罩中，护罩由上护罩、下护罩和底盘组成，底盘固定在粘贴压电片的金属柱定子的下表面上，下护罩的下端固定在底盘上，上护罩和下护罩螺纹联接，转子轴不与定子匹配块连接，转子轴固定在转子的上表面上，转子轴穿出在上护罩的顶板外，轴承设置在转子轴的外圆和顶板的内孔之间，弹簧设置在转子的上端面和轴承的下端面之间。
由于本发明的微超声波马达应用了粘贴压电片的金属柱定子，所以外形尺寸得到很大减小，可加工为直径在0.3mm至3mm之间，较大地促进了超声波马达的微型化和实用化。本发明在生物、医疗、微机械、国防科技等方面有着广阔的应用前景。
附图说明：图1和图2是现有技术的压电柱超声波马达的定子结构示意图，图3是本发明的粘贴压电片的金属柱定子中金属柱的结构示意图，图4是粘贴压电片的金属柱定子的结构示意图，图5是本发明实施方式二和实施方式三的结构示意图，图6是实施方式四的结构示意图，图7是实施方式五的结构示意图。
具体实施方式：
具体实施方式一：下面结合图3和图4具体说明本实施方式。一种粘贴压电片的金属柱定子，它由金属柱7-1、第一压电陶瓷片7-2和第二压电陶瓷片7-3组成，金属柱7-1的圆柱表面上开有互相垂直的第一表面7-1-1和第二表面7-1-2，矩形的第一压电陶瓷片7-2和第二压电陶瓷片7-3都被极化为一个表面是正极另一个表面是负极，第一压电陶瓷片7-2和第二压电陶瓷片7-3的具有相同极性的表面分别粘贴在第一表面7-1-1和第二表面7-1-2上，第一压电陶瓷片7-2和第二压电陶瓷片7-3的外表面上分别连接有第一电接点7-4和第二电接点7-5。
具体实施方式二：下面结合图5具体说明本实施方式。一种使用如实施方式一所述的粘贴压电片的金属柱定子的微超声波马达，它由转子8、定子匹配块9、弹簧10、转子轴11、粘贴压电片的金属柱定子7组成，转子轴11穿过转子8并且与位于转子8下方的定子匹配块9相连接，转子轴11与转子8之间键联接，弹簧10套在转子轴11上并设置在转子8的上端面和转子轴11上端的挡片11-1之间，转子8的下端面为圆锥面，定子匹配块9的上端面与转子8的下端面相吻合，定子匹配块9的下端面粘接在粘贴压电片的金属柱定子7的上端面上。
具体实施方式三：下面结合图5具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式二的不同点是，定子匹配块9的下端面上开有凹槽9-1，转子轴11穿过定子匹配块9并且与挡盘11-2固定连接。
具体实施方式四：下面结合图6具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式二的不同点是，转子轴11与定子匹配块9固定为一体，转子8的内孔和转子轴11的外圆间镶有轴承12，弹簧10压在轴承12的内环上端面上。如此设置转子轴11不旋转，仅靠转子8输出动力，由于有轴承12，输出效率得到提高。
具体实施方式五：下面结合图7具体说明本实施方式。一种使用如实施方式一所述的粘贴压电片的金属柱定子的微超声波马达，它由转子8、定子匹配块9、弹簧10、转子轴11、轴承12、粘贴压电片的金属柱定子7和护罩13组成，，粘贴压电片的金属柱定子7、定子匹配块9和转子8都罩在护罩13中，护罩13由上护罩13-1、下护罩13-2和底盘13-3组成，底盘13-3固定在粘贴压电片的金属柱定子7的下表面上，下护罩13-2的下端固定在底盘13-3上，上护罩13-1和下护罩13-2螺纹联接，转子轴11不与定子匹配块9连接，转子轴11固定在转子8的上表面上，转子轴11穿出在上护罩13-1的顶板13-1-1外，轴承12设置在转子轴11的外圆和顶板13-1-1的内孔之间，弹簧10设置在转子8的上端面和轴承12的下端面之间。如此设置，粘贴压电片的金属柱定子7、转子8和定子匹配块9得到了很好的保护。
Claims (5)
1、一种粘贴压电片的金属柱定子，其特征是它由金属柱(7-1)、第一压电陶瓷片(7-2)和第二压电陶瓷片(7-3)组成，金属柱(7-1)的圆柱表面上开有互相垂直的第一表面(7-1-1)和第二表面(7-1-2)，矩形的第一压电陶瓷片(7-2)和第二压电陶瓷片(7-3)都被极化为一个表面是正极另一个表面是负极，第一压电陶瓷片(7-2)和第二压电陶瓷片(7-3)的具有相同极性的表面分别粘贴在第一表面(7-1-1)和第二表面(7-1-2)上，第一压电陶瓷片(7-2)和第二压电陶瓷片(7-3)的外表面上分别连接有第一电接点(7-4)和第二电接点(7-5)。
2、一种使用如权利要求1所述的粘贴压电片的金属柱定子的微超声波马达，它包括转子(8)、定子匹配块(9)、弹簧(10)和转子轴(11)，其特征是它还包括粘贴压电片的金属柱定子(7)，转子轴(11)穿过转子(8)并且与位于转子(8)下方的定子匹配块(9)相连接，转子轴(11)与转子(8)之间键联接，弹簧(10)套在转子轴(11)上并设置在转子(8)的上端面和转子轴(11)上端的挡片(11-1)之间，转子(8)的下端面为圆锥面，定子匹配块(9)的上端面与转子(8)的下端面相吻合，定子匹配块(9)的下端面粘接在粘贴压电片的金属柱定子(7)的上端面上。
3、根据权利要求2所述的使用粘贴压电片的金属柱定子的微超声波马达，其特征是定子匹配块(9)的下端面上开有凹槽(9-1)，转子轴(11)穿过定子匹配块(9)并且与挡盘(11-2)固定连接。
4、根据权利要求2所述的使用粘贴压电片的金属柱定子的微超声波马达，其特征是转子轴(11)与定子匹配块(9)固定为一体，转子(8)的内孔和转子轴(11)的外圆间镶有轴承(12)，弹簧(10)压在轴承(12)的内环上端面上。
5、一种使用如权利要求1所述的粘贴压电片的金属柱定子的微超声波马达，它包括转子(8)、定子匹配块(9)、弹簧(10)、转子轴(11)和轴承(12)，其特征是它还包括粘贴压电片的金属柱定子(7)和护罩(13)，粘贴压电片的金属柱定子(7)、定子匹配块(9)和转子(8)都罩在护罩(13)中，护罩(13)由上护罩(13-1)、下护罩(13-2)和底盘(13-3)组成，底盘(13-3)固定在粘贴压电片的金属柱定子(7)的下表面上，下护罩(13-2)的下端固定在底盘(13-3)上，上护罩(13-1)和下护罩(13-2)螺纹联接，转子轴(11)不与定子匹配块(9)连接，转子轴(11)固定在转子(8)的上表面上，转子轴(11)穿出在上护罩(13-1)的顶板(13-1-1)外，轴承(12)设置在转子轴(11)的外圆和顶板(13-1-1)的内孔之间，弹簧(10)设置在转子(8)的上端面和轴承(12)的下端面之间。
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