CN101071995A - 双驱动足纵振模态叠加式直线型超声电机及工作模态和电激励方式 - Google Patents

双驱动足纵振模态叠加式直线型超声电机及工作模态和电激励方式 Download PDF

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Abstract

一种双驱动足纵振模态叠加式直线型超声电机及工作模态和电激励方式，属超声电机。该电机的定子由两个相同压电振子对称联接而成，压电振子包括后端盖(11)、前端盖(41)、中间块(21)和压电陶瓷(31)。两个压电振子在有两个驱动足(42)的前端盖上对称联接成一体。该电机的动子为滑条(61)，在滑条表面上还粘接摩擦层(51)。工作模态是，定子两个压电振子做互为反相的纵向振动时，激发定子的反对称振动模态；压电振子做同相的纵向振动时，激发定子的对称振动模态；采用两个相位差为π/2的正弦信号同时激励定子两个压电振子，激发定子两个同频相位差π/2的振动模态，使定子上驱动足质点做椭圆运动推动动子连续直线运动。该直线超声电机可输出大力矩、高速度、高效率的直线运动。

Description

双驱动足纵振模态叠加式直线型超声电机及工作模态和电激励方式
技术领域：
本发明的双驱动足纵振模态叠加式直线型超声电机及工作模态和电激励方式，属超声电机领域。
背景技术：
超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动的新型动力输出装置。直线型超声电机是超声电机的一大分类。其中，多模态叠加式直线型超声电机属于直线型超声电机的一种。目前，模态叠加式直线型超声电机常采用的模态叠加方式有纵振模态和弯振模态叠加、弯振模态和弯振模态叠加。这两种形式的模态叠加式直线型超声电机都是利用定子弹性体的两个频率接近的模态振动在驱动足表面形成椭圆运动，从而驱动压在驱动足的动子作直线运动。为了提高电机的运行效率，大多数直线型超声电机都采用多足驱动方式。这两种形式的模态叠加式直线型超声电机结构简单，设计灵活，但效率较低，速度低，输出力小。
发明内容：
本发明的目的在于研制一种结构简单、力矩大、速度快、效率高、响应速度快的双驱动足纵振模态叠加式直线型超声电机。
本发明的双驱动足纵振模态叠加式直线型超声电机，包括定子和动子。其特点是：所述定子由两个相同的左右对称的压电振子联接而成，每个压电振子包括后端盖、前端盖、中间块和压电陶瓷，其中压电陶瓷置于中间块上下两侧和前端盖与后端盖之间，通过压紧螺栓压紧固定。两个压电振子前端盖对称地联接成为一体，前端盖下端部有两个左右对称的驱动足；所述动子为滑条，在滑条的上表面粘接有摩擦层，与前述两个左右对称的驱动足相接触；定子中间块上的两个安装孔用于安装定子及预压力装置，将定子和动子连接成一整体构成双驱动足纵振模态叠加式直线型超声电机。
上述的双驱动足纵振模态叠加式直线型超声电机的工作模态，其特征在于，定子两个压电振子做互为反相的纵向振动时，激发定子的反对称振动模态，前端盖上的驱动足做互为反相的上下运动；定子两个压电振子做同相的纵向振动时，激发定子的对称振动模态，前端盖上的驱动足合成为对称扩张收缩运动。
上述的双驱动足纵振模态叠加式直线型超声电机的电激励方式，其特征在于，用两个相位差为π/2的正弦信号同时激励定子的两个压电振子，激发定子的两个同频相位差π/2的振动模态，使定子上驱动足质点产生椭圆运动推动动子连续直线运动。
该直线超声电机结构简单、尺寸小、输出力矩大、速度高、效率高。
附图说明：
图1是双驱动足纵振模态叠加式直线超声电机结构示意图。图中标号名称：11.后端盖；12.压紧螺栓；21.中间块；22.安装孔31.压电陶瓷；41.前端盖；42.驱动足；51.摩擦层；61.滑条。
图2是双驱动足纵振模态叠加式直线超声电机定子工作模态示意图。其中
图2(a)是定子的反对称振动模态(一)；图2(b)是定子的对称振动模态(二)。图2所示的两个振动模态中驱动足在空间相位上相差π/2。
图3是定子压电陶瓷片极化及信号加载示意图。
图4是定子驱动足表面的运动轨迹示意图，
具体实施方式：
一种双驱动足纵振模态叠加式直线型超声电机如图1所示。其特点：定子是由两个压电振子对称联接而成。每个压电振子由中间块21、前端盖41、后端盖11及压电陶瓷31组合而成，压电陶瓷分布在中间块两侧与前、后端盖之间，由压紧螺栓12压紧，用于激励定子产生振动。两个压电振子前端盖联接成为一体，其下端部分布有两个驱动足42。动子由滑条61组成，其上表面粘接有摩擦层51。利用相位差π/2的同频率正弦信号同时激励左右两个压电振子来分别激发定子的两个的振动模态，这两个振动模态的叠加使得驱动足端面上各质点产生椭圆运动来推动动子连续直线运动，构成直线型超声电机。当激励信号相反时，即可实现动子的反方向直线运动。该电机采用纵向压电振子激发定子的振动模态，可以使驱动足获得较大的位移振幅，使电机实现输出力矩大、速度高、效率高。
一种双驱动足纵振模态叠加式直线型超声电机定子的两个工作模态如图2所示。图2(a)的工作模态其特点：定子左右的压电振子分别做互为反相的纵向伸缩振动1，其振动节面均位于中间块上，并在前端盖的两个驱动足合成为互为反相的上下振动2。其中压电振子做纵向伸长运动时，其对应的驱动足做向下运动；压电振子做纵向收缩运动时，其对应的驱动足做向上运动。图2(b)的工作模态其特点：定子左右的压电振子分别做同相的纵向伸缩振动(1)，其振动节面均位于中间块上并在前端盖的两个驱动足合成为扩张收缩运动(2)。其中压电振子做纵向伸长运动时，前端盖的两个驱动足做向外扩张运动；压电振子做纵向收缩运动时，前端盖的两个驱动足做向内收缩运动。
结构设计原则：1、由压电陶瓷片的逆压电效应激发弹性体的两个振动模态，调节弹性体的结构尺寸应使这两个振动频率一致、并且空间相位差π/2。2、以相位差为π/2的两个同频率正弦信号分别激励左右两个压电振子，激发定子的两个振动模态，在驱动足端面各质点形成椭圆轨迹，驱动动子直线运动。
下面是一个双驱动足纵振模态叠加式直线型超声电机例子：
利用压电陶瓷片的逆压电效应d31激发出定子的两个振动模态。图1是该电机的结构示意图，它主要由定子、动子组成。定子是由两个纵向压电振子联接而成。每个压电振子由中间块21、前端盖41、后端盖11及压电陶瓷31组合而成，压电陶瓷分布在中间块两侧与前、后端盖之间，由压紧螺栓12压紧，用于激励定子产生振动。整个定子尺寸为81mm×37mm×10mm
电机定子压电陶瓷片安放见图3：
定子有四组压电陶瓷片，分布于中间块上下两侧，每组包含一对极化方向相反的压电陶瓷片。四组压电陶瓷共包含8片压电陶瓷。压电陶瓷片箭头方向(3)表示极化方向。每组压电陶瓷片的中间安放电极片，用于外接激励信号(1、2)。每组压电陶瓷片两侧安放电极片，用于外接信号地。提供正弦激励信号E＝Usinωt(1)给左边的两组压电陶瓷片，同时提供余弦激励信号E＝Ucosωt给右边的两组压电陶瓷片，同时激励定子的两个同频相位差π/2的振动模态，这两个模态合成定子前端盖的驱动足端面质点的椭圆运动。
电机定子驱动足端面的运动轨迹分析见图4：
电机定子压电陶瓷片安放及激励见图3。左右两路激振信号的相位差为+90°。1和3为驱动阶段，两个压电振子做互为反相的纵向振动5，前端盖上的驱动足推动滑条做直线运动6。此时，驱动足水平方向的振速和垂直方向的振动位移达到最大值，如图4中驱动足椭圆轨迹7所示。2和4为脱离滑条阶段，两个压电振子做同相的纵向振动，前端盖上的驱动足脱离滑条，此时，驱动足垂直方向的振速和水平方向的振动位移达到最大值。如调整两路激励信号相位差为-90°，可实现电机反向运动。

Claims (3)

1.一种双驱动足纵振模态叠加式直线型超声电机，包括定子和动子，其特征在于，所述定子由两个相同的左右对称的压电振子联接而成，每个压电振子包括后端盖(11)、前端盖(41)、中间块(21)和压电陶瓷(31)，其中压电陶瓷(31)置于中间块(21)上下两侧和前端盖(41)与后端盖(11)之间，通过压紧螺栓(12)压紧固定，两个压电振子前端盖(41)对称地联接成为一体，前端盖(41)下端部有两个左右对称的驱动足(42)；所述动子为滑条(61)，在滑条(61)的上表面粘接有摩擦层(51)，与前述两个左右对称的驱动足(42)相接触；定子中间块(21)上的两个安装孔(22)用于安装定子及预压力装置，将定子和动子连接成一整体构成双驱动足纵振模态叠加式直线型超声电机。
2.一种如权利要求1所述的双驱动足纵振模态叠加式直线型超声电机的工作模态，其特征在于，定子两个压电振子做互为反相的纵向振动时，激发定子的反对称振动模态，前端盖上的驱动足做互为反相的上下运动；定子两个压电振子做同相的纵向振动时，激发定子的对称振动模态，前端盖上的驱动足合成为对称扩张收缩运动。
3.一种如权利要求1所述的双驱动足纵振模态叠加式直线型超声电机的电激励方式，其特征在于，用两个相位差为π/2的正弦信号同时激励定子的两个压电振子，激发定子的两个同频相位差π/2的振动模态，使定子上驱动足质点产生椭圆运动推动动子连续直线运动。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2330647A1 (de) * 2009-12-04 2011-06-08 Robert Bosch GmbH Vielschichtaktor
CN102497131A (zh) * 2011-12-16 2012-06-13 苏州市职业大学 一种直线式超声电机的作动器
CN103401470A (zh) * 2013-08-26 2013-11-20 苏州科技学院 双向驱动直线超声电机
CN103701358A (zh) * 2013-09-26 2014-04-02 南京航空航天大学 配重式变接触力压电电机
CN104467521A (zh) * 2014-12-11 2015-03-25 南京航空航天大学 一种双振子驻波超声电机及其激励方法
CN106737726A (zh) * 2016-12-01 2017-05-31 南京航空航天大学 一种机器蝌蚪及其工作方式
CN106877733A (zh) * 2015-12-03 2017-06-20 精工爱普生株式会社 压电驱动装置、马达、机器人、以及泵
CN113595438A (zh) * 2020-04-30 2021-11-02 华侨大学 菱形双纵振夹心式激励双足直线超声电机及其定子
CN114588526A (zh) * 2022-03-30 2022-06-07 中南大学 一种双频超声微针阵列装置
CN114915208A (zh) * 2022-07-12 2022-08-16 合肥工业大学 一种纵切复合压电电机
WO2024087956A1 (zh) * 2022-10-25 2024-05-02 华为技术有限公司 驱动单元、压电马达、摄像模组和电子设备

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102307021B (zh) * 2011-09-15 2015-10-07 上海大学 不同阶弯振模态直线超声电机及其运作方式

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1066348A (zh) * 1991-04-27 1992-11-18 广东工学院 直线驱动器

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2330647A1 (de) * 2009-12-04 2011-06-08 Robert Bosch GmbH Vielschichtaktor
CN102497131A (zh) * 2011-12-16 2012-06-13 苏州市职业大学 一种直线式超声电机的作动器
CN102497131B (zh) * 2011-12-16 2015-07-15 苏州市职业大学 一种直线式超声电机的作动器
CN103401470A (zh) * 2013-08-26 2013-11-20 苏州科技学院 双向驱动直线超声电机
CN103401470B (zh) * 2013-08-26 2015-08-05 苏州科技学院 双向驱动直线超声电机
CN103701358A (zh) * 2013-09-26 2014-04-02 南京航空航天大学 配重式变接触力压电电机
CN103701358B (zh) * 2013-09-26 2016-02-17 南京航空航天大学 配重式变接触力压电电机
CN104467521A (zh) * 2014-12-11 2015-03-25 南京航空航天大学 一种双振子驻波超声电机及其激励方法
CN106877733A (zh) * 2015-12-03 2017-06-20 精工爱普生株式会社 压电驱动装置、马达、机器人、以及泵
CN106737726A (zh) * 2016-12-01 2017-05-31 南京航空航天大学 一种机器蝌蚪及其工作方式
CN113595438A (zh) * 2020-04-30 2021-11-02 华侨大学 菱形双纵振夹心式激励双足直线超声电机及其定子
CN113595438B (zh) * 2020-04-30 2024-06-07 华侨大学 菱形双纵振夹心式激励双足直线超声电机及其定子
CN114588526A (zh) * 2022-03-30 2022-06-07 中南大学 一种双频超声微针阵列装置
CN114588526B (zh) * 2022-03-30 2023-08-22 中南大学 一种双频超声微针阵列装置
CN114915208A (zh) * 2022-07-12 2022-08-16 合肥工业大学 一种纵切复合压电电机
CN114915208B (zh) * 2022-07-12 2024-03-01 合肥工业大学 一种纵切复合压电电机
WO2024087956A1 (zh) * 2022-10-25 2024-05-02 华为技术有限公司 驱动单元、压电马达、摄像模组和电子设备

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