CN101267170A - 双驱动足圆弧形曲线超声电机 - Google Patents
双驱动足圆弧形曲线超声电机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101267170A CN101267170A CNA2008100370978A CN200810037097A CN101267170A CN 101267170 A CN101267170 A CN 101267170A CN A2008100370978 A CNA2008100370978 A CN A2008100370978A CN 200810037097 A CN200810037097 A CN 200810037097A CN 101267170 A CN101267170 A CN 101267170A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- arc
- piezoelectric ceramic
- directive wheel
- ceramic piece
- stator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
本发明涉及一种机械电子技术领域的双驱动足圆弧型曲线超声电机，由定子组件和动子组件构成，定子组件包括定子固定架、圆弧形金属弹性体、弧形压电陶瓷片、两个驱动足和预紧力调节螺钉，弧形压电陶瓷片上下表面镀有沿圆周方向均匀分布的电极；动子组件包括圆弧形滑带、支撑轮、导向轮。圆弧形滑带被夹持在支撑轮和两个驱动足中间。调整预紧力调节螺杆从而调节圆弧形滑带和两个驱动足之间所需要的预压力。通过控制双驱动足圆弧型曲线超声电机的压电陶瓷片的激励方式。本发明可实现圆弧形动子滑带的双向曲线运动而无需机械转向机构、结构简单、输出力大、速度较高、效率较高。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种电机技术领域的超声电机，具体涉及一种双驱动足圆弧形曲线超声电机。
背景技术
超声波电机是一种借助摩擦传递超声波振动以获得动力的驱动机构，通常由定子形成超声振动，转子(动子)依靠定转子间的摩擦耦合传递定子的振动，并将这种振动转换成连续的旋转或直线位移，从而驱动负载。与传统电磁式电机相比，超声电机除了具有结构简单、重量轻的优点，还具有低转速大力矩，且瞬态响应快、控制特性好，不受磁场影响，运动准确等特点，在机器人，汽车工业，航空航天，照相器材，精密仪器等领域有着广泛的应用前景。
经对现有技术的文献检索发现，许海在《机械设计与制造》(2007年第5期第48-50页)发表的《双足型直线超声电机的原理分析与结构设计》，该文中提出了一种基于矩形面内振动的双足型直线超声电机，通过利用矩形定子产生同频的一阶纵振和二阶弯振，实现直线运动。其不足在于：它只能驱动动子作直线运动，不能做圆弧曲线运动。检索中还发现，中国专利《旋转式超声电机及其实现方法》(专利号：CN101123405)涉及一种旋转式超声电机，包括振子和转子，所述振子由压电陶瓷以及金属弹性体粘接组成，通过振子的圆台面与转子内环的圆台面接触，将薄圆台式金属弹性体沿圆周方向的行波振动转化为转子的转动。其不足在于：这种电机圆盘式结构只能做整圈的圆周曲线运动，无法驱动动子滑带作短距离往复的圆弧曲线运动。
发明内容
本发明针对现有技术的不足以及圆弧形动作器件的需要，提出一种双驱动足圆弧形曲线超声电机。本发明通过对双驱动足圆弧形定子的结构设计，使其满足超声电机工作要求，在激励频率驱动下由定子驱动动子滑带作圆弧曲线运动。满足适合于工作台或其他机构直接作短距离双向圆弧运动的环境。
本发明是通过以下技术方案来实现的。本发明由定子组件和动子组件构成。
定子组件包括定子固定架、圆弧形金属弹性体、第一弧形压电陶瓷片、第二弧形压电陶瓷片、第一驱动足、第二驱动足和预紧力调节螺钉组成，其中压电陶瓷片上下表面镀有沿圆周方向均匀分布的电极；
动子组件包括圆弧形滑带、第一支撑轮、第二支撑轮、第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮和第四导向轮，第一驱动足、第二驱动足粘结于金属弹性体内弧面的两个端部，第一弧形压电陶瓷片和第二弧形压电陶瓷片分别粘贴在圆弧形金属弹性体的外圆弧面，这四部分组成的复合体内置于定子固定架内。预紧力调节螺钉与定子固定架螺纹连接，并与金属弹性体中部正上方相接触。圆弧形滑带被夹持在第一支撑轮、第二支撑轮和定子组件中间，且圆弧形滑带和定子的两个驱动足相接触，第一支撑轮位于定子第一驱动足的正下方，第二支撑轮位于定子第二驱动足的正下方。第一导向轮和第二导向轮相对放置于定子组件的右侧，第三导向轮和第四导向轮相对放置于定子组件的左侧，圆弧形滑带置于第一导向轮和第二导向轮间，第三导向轮和第四导向轮间，并可左右滑动。
所述第一驱动足粘结于金属弹性体内弧面的右端。
所述第二驱动足粘结于金属弹性体内弧面的左端。
所述第一弧形压电陶瓷片和第二弧形压电陶瓷片分别粘贴在圆弧形金属弹性体的外圆弧面靠两侧处。
当第一弧形压电陶瓷片被施加激励频率时，激发出金属弹性体的相应的谐振模态和振型，由一阶圆周向运动和二阶弯曲振动组成的复合振动，位于金属弹性体内弧面的的第一驱动足和第二驱动足端部产生椭圆运动。由两个驱动足产生的摩擦力依次驱动夹持于驱动足和支撑轮间的圆弧形滑带滑动，并沿由第一导向轮和第二导向轮，第三导向轮和第四导向轮确定的运动方向向一个方向运动。当第二弧形压电陶瓷片被施加激励频率时，驱动足端部产生相向的椭圆运动。由摩擦力驱动夹持于驱动足和支撑轮间的弧形滑带滑动，并沿由第一导向轮和第二导向轮，第三导向轮和第四导向轮确定的运动方向另一个方向运动。调整预紧力调节螺杆从而调节圆弧形滑带和驱动足之间的预压力，使超声电机工作在最佳状态。
与现有技术相比，本发明通过控制双驱动足圆弧型曲线超声电机的压电陶瓷片的激励方式，在逆压电效应下压电陶瓷振动激发定子金属弹性体的相应的固有振动，由双驱动足通过摩擦力驱动圆弧形动子滑带，沿圆周往复曲线运动；该超声电机可实现圆弧形动子带的双向曲线运动而无需机械转向机构、结构简单、输出力大、速度较高、效率较高。适合于工作台或其他机构直接作短距离双向圆弧运动的场合。
附图说明
图1为本发明实施例结构示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括：1定子固定架、2第一弧形压电陶瓷片、3预紧力调节螺钉、4第二弧形压电陶瓷片、5第一导向轮、6第二导向轮、7圆弧形滑带、8第一支撑轮、9第一驱动足、10圆弧形金属弹性体、11第二支撑轮、12第二驱动足、13第三导向轮、14第四导向轮。
其中所述定子固定架1、圆弧形金属弹性体10、第一弧形压电陶瓷片2、第二弧形压电陶瓷片4、第一驱动足9、第二驱动足12和预紧力调节螺钉3组成定子组件。其中第一弧形压电陶瓷片2、第二弧形压电陶瓷片4的上下表面镀有沿圆周方向均匀分布的电极；
所述圆弧形滑带7、第一支撑轮8、第二支撑轮11、第一导向轮5、第二导向轮6、第三导向轮13和第四导向轮14构成动子组件。
上述组成部件的连接关系为：第一驱动足9粘结于金属弹性体10内弧面的右端，第二驱动足12粘结于金属弹性体10内弧面的左端，第一弧形压电陶瓷片2、第二弧形压电陶瓷片4分别粘贴在圆弧形金属弹性10体的外圆弧面靠两侧处，组成的复合体内置于定子固定架1内。预紧力调节螺钉3与定子固定架1螺纹连接，并与金属弹性体10中部正上方相接触。圆弧形滑带7被夹持在第一支撑轮8和第一驱动足9、第二支撑轮11和驱动足12中间，第一支撑轮8位于定子第一驱动足9的正下方，第二支撑轮11位于定子第二驱动足12的正下方。第一导向轮5和第二导向轮6相对放置于定子固定架1的右侧，第三导向轮13和第四导向轮14相对放置于定子固定架1的左侧，圆弧形滑带7置于第一导向轮5和第二导向轮6间，第三导向轮13和第四导向轮14间，并可左右滑动。
本实施例具体工作的实现包括以下过程：
当第一弧形压电陶瓷片2被施加激励频率时，激发出金属弹性体10的相应的谐振模态和振型，由一阶圆周向运动和二阶弯曲振动组成的复合振动，位于金属弹性体10内弧面的的第一驱动足9和第二驱动足12端部产生椭圆运动。由第一驱动足9和第二驱动足12产生的摩擦力依次驱动夹持于第一支撑轮8和第一驱动足9，第二支撑轮11和驱动足12间的圆弧形滑带7滑动，并沿由第一导向轮5和第二导向轮6，第三导向轮13和第四导向轮14确定的运动方向向一个方向运动。当第二弧形压电陶瓷片4被施加激励频率时，金属弹性体10内弧面的的第一驱动足9和第二驱动足12端部产生相向的椭圆运动。由两个第一驱动足9和第二驱动足12产生的摩擦力依次驱动夹持于第一支撑轮8和第一驱动足9，第二支撑轮11和驱动足12间的弧形滑带7滑动，并沿由第一导向轮5和第二导向轮6，第三导向轮13和第四导向轮14确定的运动方向向另一个方向运动。调整预紧力调节螺杆3从而调节圆弧形滑带7和两个第一驱动足9和第二驱动足12之间的预压力，使超声电机工作在最佳状态。
由上述实施例可以看出，通过控制双驱动足圆弧型曲线超声电机的压电陶瓷片的激励方式，在逆压电效应下压电陶瓷振动激发定子金属弹性体的相应的固有振动，由双驱动足通过摩擦力驱动圆弧形动子滑块的沿圆周往复曲线运动；该超声电机可实现圆弧形动子滑块的双向曲线运动而无需机械转向机构、结构简单、输出力大、速度可达到250毫米/秒。适合于工作台或其他机构直接作短距离双向圆弧运动的场合。
Claims (3)
1、一种双驱动足圆弧形曲线超声电机，由定子组件和动子组件构成，其特征在于，所述定子组件包括定子固定架、圆弧形金属弹性体、第一弧形压电陶瓷片、第二弧形压电陶瓷片、第一驱动足、第二驱动足和预紧力调节螺钉组成，其中压电陶瓷片上下表面镀有沿圆周方向均匀分布的电极；
所述动子组件包括圆弧形滑带、第一支撑轮、第二支撑轮、第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮和第四导向轮；
上述部件的连接关系为：第一驱动足、第二驱动足粘结于金属弹性体内弧面的两个端部，第一弧形压电陶瓷片和第二弧形压电陶瓷片分别粘贴在圆弧形金属弹性体的外圆弧面，这四部分组成的复合体内置于定子固定架内，预紧力调节螺钉与定子固定架螺纹连接，并与金属弹性体中部正上方相接触，圆弧形滑带被夹持在第一支撑轮、第二支撑轮和定子组件中间，且圆弧形滑带和定子的两个驱动足相接触，第一支撑轮位于定子第一驱动足的正下方，第二支撑轮位于定子第二驱动足的正下方，第一导向轮和第二导向轮相对放置于定子组件的右侧，第三导向轮和第四导向轮相对放置于定子组件的左侧，圆弧形滑带置于第一导向轮和第二导向轮间，第三导向轮和第四导向轮间，并能左右滑动。
2、根据权利要求1所述的双驱动足圆弧形曲线超声电机，其特征是，所述第一弧形压电陶瓷片和第二弧形压电陶瓷片分别粘贴在圆弧形金属弹性体的外圆弧面靠两侧处。
3、根据权利要求1所述的双驱动足圆弧形曲线超声电机，其特征是，所述第一弧形压电陶瓷片被施加激励频率时，激发出金属弹性体的相应的谐振模态和振型，由一阶圆周向运动和二阶弯曲振动组成的复合振动，位于金属弹性体内弧面的的第一驱动足和第二驱动足端部产生椭圆运动，第二弧形压电陶瓷片被施加激励频率时，驱动足端部产生相向的椭圆运动。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100370978A CN101267170B (zh) | 2008-05-08 | 2008-05-08 | 双驱动足圆弧形曲线超声电机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100370978A CN101267170B (zh) | 2008-05-08 | 2008-05-08 | 双驱动足圆弧形曲线超声电机 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101267170A true CN101267170A (zh) | 2008-09-17 |
| CN101267170B CN101267170B (zh) | 2011-08-31 |
Family
ID=39989368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008100370978A Expired - Fee Related CN101267170B (zh) | 2008-05-08 | 2008-05-08 | 双驱动足圆弧形曲线超声电机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101267170B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109450291A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-03-08 | 南京工程学院 | 并联可双向选择旋转式驻波型直线超声波电机 |
| CN109510507A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-03-22 | 南京工程学院 | 并联无轴承双旋式驻波型直线超声波电机 |
| CN113916411A (zh) * | 2021-09-18 | 2022-01-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于全局线性化Koopman状态观测器的预紧力测量方法 |
-
2008
- 2008-05-08 CN CN2008100370978A patent/CN101267170B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109450291A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-03-08 | 南京工程学院 | 并联可双向选择旋转式驻波型直线超声波电机 |
| CN109510507A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-03-22 | 南京工程学院 | 并联无轴承双旋式驻波型直线超声波电机 |
| CN113916411A (zh) * | 2021-09-18 | 2022-01-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于全局线性化Koopman状态观测器的预紧力测量方法 |
| CN113916411B (zh) * | 2021-09-18 | 2022-05-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于全局线性化Koopman状态观测器的预紧力测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101267170B (zh) | 2011-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xu et al. | Development of a nonresonant piezoelectric motor with nanometer resolution driving ability | |
| Chen et al. | A standing wave linear ultrasonic motor operating in in-plane expanding and bending modes | |
| Yun et al. | A piezoelectric ultrasonic linear micromotor using a slotted stator | |
| CN201252496Y (zh) | H形驻波直线超声电机振子 | |
| CN103746597B (zh) | 贴片式t型双足直线压电超声电机振子 | |
| CN101656490A (zh) | 一种纵弯复合模态的直线超声电机 | |
| CN102664552A (zh) | 一种双驱动足矩形压电板式直线超声电机 | |
| CN101267170B (zh) | 双驱动足圆弧形曲线超声电机 | |
| CN101860259B (zh) | 单电信号激励旋转超声电机 | |
| Peng et al. | Construction and verification of a linear-rotary microstage with a millimeter-scale range | |
| CN102882420A (zh) | 贴片式压电金属复合梁及激励该复合梁实现纵弯复合振动的方法 | |
| CN103023373A (zh) | 一种2自由度旋转–直线运动微型超声电机 | |
| CN101267169B (zh) | 单驱动足圆弧形曲线超声电机 | |
| Spanner et al. | Design of linear ultrasonic micro piezo motor for precision mechatronic systems | |
| CN101656489A (zh) | 一种v型棱柱复合振子直线超声电机 | |
| CN102497131B (zh) | 一种直线式超声电机的作动器 | |
| CN101860257A (zh) | 一种微型压电单晶直线电机 | |
| CN101162876A (zh) | 弯纵振动复合柱体直线超声波电机 | |
| CN103560694B (zh) | 一种纵‑弯复合式超声波电机 | |
| Jiang et al. | A piezoelectric linear actuator controlled by the reversed-phase connection of two bimorphs | |
| CN211720488U (zh) | 一种夹心式多模态复合型旋转压电作动器 | |
| CN103746600A (zh) | 贴片式弯振复合型压电超声电机振子 | |
| KR20080035063A (ko) | 압전소자를 이용한 리니어 액츄에이터 | |
| CN112713801A (zh) | 一种高精度直线驱动式压电作动器 | |
| Borchert et al. | APIS—A miniaturized robot for precision assembly with low-cost piezoelectric motors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110831 Termination date: 20180508 |