CN103856101A - 贴片式盘形结构超声波啮合马达 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种贴片式盘形结构超声波啮合马达，以解决现有超声波马达存在传动效率较低、摩擦磨损严重、使用寿命短等问题。本发明的贴片式盘形结构超声波啮合马达包括柔性圆盘、刚性轴和激振元件。柔性圆盘为具有微型内齿的盘形结构弹性体，刚性轴为具有微型外齿的刚性阶梯圆轴，柔性圆盘的微型内齿齿数大于刚性轴的微型外齿齿数且互质，激振元件为压电陶瓷片，通过胶粘或冷焊工艺均布固结于柔性圆盘的表面，激励柔性圆盘产生径向微幅的伸缩振动，利用振动耦合产生驱动行波，通过微型小齿啮合传动实现刚性轴的旋转运动输出。本发明具有易于微型化、传动效率较高、适合连续性长时间工作等优点，在精密驱动与定位控制领域具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种贴片式盘形结构超声波啮合马达，属于精密驱动与传动的技术领域。
背景技术
超声波马达是利用压电元件的逆压电效应激励弹性体（一般称为定子或超声振子）产生微幅超声振动，通过定子与转子间的摩擦耦合实现机械能输出的新型超声驱动器。超声波马达在工作过程中，定子与转子间主要是依靠滑动摩擦来实现运动和力的传递。这种利用摩擦实现运动和力的传递方式，导致超声波马达存在功率损失大、传动效率较低、摩擦磨损严重、使用寿命短以及不适合连续长时间工作等问题，限制了超声驱动器的应用与发展。
发明内容
为解决超声驱动器存在功率损失大、传动效率较低、摩擦磨损严重、使用寿命短以及不适合连续长时间工作等问题，本发明公开了一种贴片式盘形结构超声波啮合马达。
本发明所采用的技术方案是：所述的贴片式盘形结构超声波啮合马达包括柔性圆盘1、刚性轴2和激振元件3。所述的柔性圆盘1为内孔具有微型内齿的盘形结构弹性体，刚性轴2采用带有微型外齿的刚性阶梯圆轴，柔性圆盘1的微型内齿齿数大于刚性轴2的微型外齿齿数，且微型内齿齿数与微型外齿齿数互质，柔性圆盘1与刚性轴2之间通过微型小齿啮合传动。激振元件3为PZT4或PZT8型压电陶瓷片，通过胶粘或冷焊工艺实现与柔性圆盘1的固结，并沿周向均布于柔性圆盘1的表面。通过在激振元件3上施加超声频率内的交变电信号，激励柔性圆盘1产生径向微幅的伸缩振动，利用振动耦合产生驱动行波，通过微型小齿啮合传动实现刚性轴2的旋转运动输出。
本发明提出的贴片式盘形结构超声波啮合马达具有结构简单、易于微型化、传动效率较高、适合连续性长时间工作等优点，在精密驱动与定位控制领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1所示为本发明提出的一种单波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达的主视图；
图2所示为本发明提出的一种单波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达的俯视图；
图3所示为本发明提出的贴片式盘形结构超声波啮合马达中柔性圆盘的剖视图；
图4所示为本发明提出的贴片式盘形结构超声波啮合马达中刚性轴的示意图；
图5所示为本发明提出的一种单波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达的柔性圆盘的变形图；
图6所示为本发明提出的一种两波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达的俯视图；
图7所示为本发明提出的一种两波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达的柔性圆盘的变形图；
图8所示为本发明提出的一种三波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达的俯视图；
图9所示为本发明提出的一种三波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达的柔性圆盘的变形图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4和图5说明本实施方式。本实施方式提供了一种单波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达的实施方案。该单波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达主要由柔性圆盘1、刚性轴2和激振元件3组成。
所述的柔性圆盘1为内孔具有微型内齿的盘形结构弹性体，刚性轴2采用带有微型外齿的刚性阶梯圆轴，柔性圆盘1与刚性轴2之间通过微型小齿啮合传动。所述的激振元件3为PZT4或PZT8型压电陶瓷片，共8片具体为第一压电陶瓷片31、第二压电陶瓷片32、第三压电陶瓷片33、第四压电陶瓷片34、第五压电陶瓷片35、第六压电陶瓷片36、第七压电陶瓷片37、第八压电陶瓷片38，通过胶粘（如爱牢达环氧树脂胶）或冷焊工艺实现与柔性圆盘1的固结，并沿周向均布于柔性圆盘1的表面，其中第一压电陶瓷片31与第五压电陶瓷片35布置于柔性圆盘1的双面对称位置，构成A1激振组；第三压电陶瓷片33与第七压电陶瓷片37布置于柔性圆盘1的双面对称位置，构成A2激振组；A1激振组中第一压电陶瓷片31与A2激振组中第三压电陶瓷片33在柔性圆盘1的同侧面对称布置，A1激振组与A2激振组构成A激振组。第二压电陶瓷片32与第六压电陶瓷片36布置于柔性圆盘1的双面对称位置，构成B1激振组；第四压电陶瓷片34与第八压电陶瓷片38布置于柔性圆盘1的双面对称位置，构成B2激振组；且B1激振组中第二压电陶瓷片32与B2激振组中第四压电陶瓷片34在柔性圆盘1的同侧面对称布置，B1激振组与B2激振组构成B激振组。
A激振组与B激振组满足空间正交布置关系。
本实施方式的激励方法：参照图2与图5进行说明。A激振组中A1激振组施加使其产生伸长或缩短变形的交变电信号，A2激振组施加使其产生缩短或伸长变形的交变电信号，且A1激振组中第一压电陶瓷片31与第五压电陶瓷片35的变形同A2激振组中第三压电陶瓷片33与第七压电陶瓷片37的变形具有相同相位；B激振组中B1激振组施加使其产生伸长或缩短变形的交变电信号，B2激振组施加使其产生缩短或伸长变形的交变电信号，且B1激振组中第二压电陶瓷片32与第六压电陶瓷片36的变形同B2激振组中第四压电陶瓷片34与第八压电陶瓷片38的变形具有相同相位；A激振组与B激振组通电交变电信号的频率相同，且处于超声频段（一般大于16 kHz），电压幅值相同，相位差满足90度或270度的正交关系；当相位差分别为90度和270度时，A激振组与B激振组激发柔性圆盘1产生的变形叠加耦合形成单个波长的驱动行波，通过微型小齿啮合传动，实现刚性轴2的正反两个方向的旋转运动输出。
具体实施方式二：结合图6和图7说明本实施方式。本实施方式提供了一种双波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达的实施方案。其组成部分和连接关系与具体实施方式一相同，区别在于激振元件3对柔性圆盘1的激振模式不同。
所述的激振元件3为PZT4或PZT8型压电陶瓷片，共16片具体为第一压电陶瓷片31、第二压电陶瓷片32、第三压电陶瓷片33、第四压电陶瓷片34、第五压电陶瓷片35、第六压电陶瓷片36、第七压电陶瓷片37、第八压电陶瓷片38、第九压电陶瓷片39、第十压电陶瓷片310、第十一压电陶瓷片311、第十二压电陶瓷片312、第十三压电陶瓷片313、第十四压电陶瓷片314、第十五压电陶瓷片315、第十六压电陶瓷片316，其中第一压电陶瓷片31、第九压电陶瓷片39、第五压电陶瓷片35、第十三压电陶瓷片313构成A1激振组，其中第一压电陶瓷片31与第九压电陶瓷片39布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第五压电陶瓷片35与第十三压电陶瓷片313布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第一压电陶瓷片31与第五压电陶瓷片35同侧面180度布置，第九压电陶瓷片39与第十三压电陶瓷片313同侧面180度布置；激振元件3中第三压电陶瓷片33、第十一压电陶瓷片311、第七压电陶瓷片37、第十五压电陶瓷片315构成A2激振组，其中第三压电陶瓷片33与第十一压电陶瓷片311布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第七压电陶瓷片37与第十五压电陶瓷片315布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第三压电陶瓷片33与第十一压电陶瓷片311同侧面180度布置，第七压电陶瓷片37与第十五压电陶瓷片315同侧面180度布置；A1激振组与A2激振组成空间90度布置，A1激振组与A2激振组构成A激振组。
所述的激振元件3中第二压电陶瓷片32、第十压电陶瓷片310、第六压电陶瓷片36、第十四压电陶瓷片314构成B1激振组，其中第二压电陶瓷片32与第十压电陶瓷片310布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第六压电陶瓷片36与第十四压电陶瓷片314布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第二压电陶瓷片32与第六压电陶瓷片36同侧面180度布置，第十压电陶瓷片310与第十四压电陶瓷片314同侧面180度布置；激振元件3中第四压电陶瓷片34、第十二压电陶瓷片312、第八压电陶瓷片38、第十六压电陶瓷片316构成B2激振组；其中第四压电陶瓷片34与第十二压电陶瓷片312布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第八压电陶瓷片38与第十六压电陶瓷片316布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第四压电陶瓷片34与第八压电陶瓷片38同侧面180度布置，第十二压电陶瓷片312与第十六压电陶瓷片316同侧面180度布置。B1激振组与B2激振组成空间90度布置，B1激振组与B2激振组构成B激振组。
A激振组与B激振组满足45度布置关系。
本实施方式的激励方法：参照图6与图7进行说明。A激振组中A1激振组施加使其产生伸长或缩短变形的交变电信号，A2激振组施加使其产生缩短或伸长变形的交变电信号，且A1激振组中第一压电陶瓷片31、第九压电陶瓷片39、第五压电陶瓷片35、第十三压电陶瓷片313变形同A2激振组中第三压电陶瓷片33、第十一压电陶瓷片311、第七压电陶瓷片37、第十五压电陶瓷片315的变形具有相同相位；B激振组中B1激振组施加使其产生伸长或缩短变形的交变电信号，B2激振组施加使其产生缩短或伸长变形的交变电信号，且B1激振组中第二压电陶瓷片32、第十压电陶瓷片310、第六压电陶瓷片36、第十四压电陶瓷片314的变形同B2激振组中第四压电陶瓷片34、第十二压电陶瓷片312、第八压电陶瓷片38、第十六压电陶瓷片16的变形具有相同相位；A激振组与B激振组通电交变电信号的频率相同，且处于超声频段（一般大于16 kHz），电压幅值相同，相位差满足90度或270度的正交关系；当相位差分别为90度和270度时，A激振组与B激振组激发柔性圆盘1产生的变形叠加耦合形成两个波长的驱动行波，通过微型小齿啮合传动，实现刚性轴2的正反两个方向的旋转运动输出。
具体实施方式三：结合图8和图9说明本实施方式。本实施方式提供了一种三波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达的实施方案。其组成部分和连接关系与具体实施方式一和具体实施方式二相同，区别在于激振元件3对柔性圆盘1的激振模式不同。
本实施方式的激励方法：参照图8和图9进行说明，所述的激振元件3为PZT4或PZT8型压电陶瓷片，共24片具体为第一压电陶瓷片31、第二压电陶瓷片32、第三压电陶瓷片33、第四压电陶瓷片34、第五压电陶瓷片35、第六压电陶瓷片36、第七压电陶瓷片37、第八压电陶瓷片38、第九压电陶瓷片39、第十压电陶瓷片310、第十一压电陶瓷片311、第十二压电陶瓷片312、第十三压电陶瓷片313、第十四压电陶瓷片314、第十五压电陶瓷片315、第十六压电陶瓷片316、第十七压电陶瓷片317、第十八压电陶瓷片318、第十九压电陶瓷片319、第二十压电陶瓷片320、第二十一压电陶瓷片321、第二十二压电陶瓷片322、第二十三压电陶瓷片323、第二十四压电陶瓷片324，其中第一压电陶瓷片31、第十三压电陶瓷片313、第五压电陶瓷片35、第十七压电陶瓷片317、第九压电陶瓷片39、第二十一压电陶瓷片321构成A1激振组；其中第一压电陶瓷片31与第十三压电陶瓷片313布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第五压电陶瓷片35与第十七压电陶瓷片317布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第九压电陶瓷片39与第二十一压电陶瓷片321布置于柔性圆盘1的双面对称位置；第一压电陶瓷片31、第五压电陶瓷片35与第九压电陶瓷片39同侧面120度布置。激振元件3中第三压电陶瓷片33、第十五压电陶瓷片315、第七压电陶瓷片37、第十九压电陶瓷片319、第十一压电陶瓷片311、第二十三压电陶瓷片323构成A2激振组。其中第三压电陶瓷片33与第十五压电陶瓷片315布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第七压电陶瓷片37与第十九压电陶瓷片319布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第十一压电陶瓷片311与第二十三压电陶瓷片323布置于柔性圆盘1的双面对称位置。第三压电陶瓷片33、第七压电陶瓷片37与第十一压电陶瓷片311同侧面120度布置，第十五压电陶瓷片315、第十九压电陶瓷片319与第二十三压电陶瓷片323同侧面120度布置。第一压电陶瓷片31与第十三压电陶瓷片313布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第五压电陶瓷片35与第十七压电陶瓷片317布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第九压电陶瓷片39与第二十一压电陶瓷片321布置于柔性圆盘1的双面对称位置；第一压电陶瓷片31、第五压电陶瓷片35与第九压电陶瓷片39同侧面120度布置，第十三压电陶瓷片313、第十七压电陶瓷片317与第二十一压电陶瓷片321同侧面120度布置；激振元件3中第三压电陶瓷片33、第十五压电陶瓷片315、第七压电陶瓷片37、第十九压电陶瓷片319、第十一压电陶瓷片311、第二十三压电陶瓷片323构成A2激振组；其中第三压电陶瓷片33与第十五压电陶瓷片315布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第七压电陶瓷片37与第十九压电陶瓷片319布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第十一压电陶瓷片311与第二十三压电陶瓷片323布置于柔性圆盘1的双面对称位置；第三压电陶瓷片33、第七压电陶瓷片37与第十一压电陶瓷片311同侧面120度布置，第十五压电陶瓷片315、第十九压电陶瓷片319与第二十三压电陶瓷片323同侧面120度布置，A1激振组与A2激振组构成A激振组。
激振元件3中第二压电陶瓷片32、第十四压电陶瓷片314、第六压电陶瓷片36、第十八压电陶瓷片318、第十压电陶瓷片310、第二十二压电陶瓷片322构成B1激振组；其中第二压电陶瓷片32与第十四压电陶瓷片314布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第六压电陶瓷片36与第十八压电陶瓷片318布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第十压电陶瓷片310与第二十二压电陶瓷片322布置于柔性圆盘1的双面对称位置；第二压电陶瓷片32、第六压电陶瓷片36与第十压电陶瓷片310同侧面120度布置，第十四压电陶瓷片314、第十八压电陶瓷片318与第二十二压电陶瓷片322同侧面120度布置；激振元件3中第四压电陶瓷片34、第十六压电陶瓷片316、第八压电陶瓷片38、第二十压电陶瓷片320、第十二压电陶瓷片312、第二十四压电陶瓷片324构成B2激振组；其中第四压电陶瓷片34与第十六压电陶瓷片316布置于柔性圆盘3的双面对称位置，第八压电陶瓷片38与第二十压电陶瓷片320布置于柔性圆盘1的双面对称位置，第十二压电陶瓷片312与第二十四压电陶瓷片324布置于柔性圆盘1的双面对称位置；第四压电陶瓷片34、第八压电陶瓷片38与第十二压电陶瓷片312同侧面120度布置，第十六压电陶瓷片316、第二十压电陶瓷片320与第二十四压电陶瓷片324同侧面120度布置，B1激振组与B2激振组构成B激振组。
A激振组与B激振组满足30度布置关系。
本实施方式的激励方法：参照图8与图9进行说明。A激振组中A1激振组施加使其产生伸长或缩短变形的交变电信号，A2激振组施加使其产生缩短或伸长变形的交变电信号，且A1激振组中第一压电陶瓷片31、第十三压电陶瓷片313、第五压电陶瓷片35、第十七压电陶瓷片317、第九压电陶瓷片39、第二十一压电陶瓷片321变形同A2激振组中第三压电陶瓷片33、第十五压电陶瓷片315、第七压电陶瓷片37、第十九压电陶瓷片319、第十一压电陶瓷片311、第二十三压电陶瓷片323的变形具有相同相位；B激振组中B1激振组施加使其产生伸长或缩短变形的交变电信号，B2激振组施加使其产生缩短或伸长变形的交变电信号，且B1激振组中第二压电陶瓷片32、第十四压电陶瓷片314、第六压电陶瓷片36、第十八压电陶瓷片318、第十压电陶瓷片310、第二十二压电陶瓷片322的变形同B2激振组中第四压电陶瓷片34、第十六压电陶瓷片316、第八压电陶瓷片38、第二十压电陶瓷片320、第十二压电陶瓷片312、第二十四压电陶瓷片324的变形具有相同相位。A激振组与B激振组通电交变电信号的频率相同，且处于超声频段（一般大于16 kHz），电压幅值相同，相位差满足90度或270度的正交关系，当相位差分别为90度和270度时，A激振组与B激振组激发柔性圆盘1产生的变形叠加耦合形成三个波长的驱动行波，通过微型小齿啮合传动，实现刚性轴2的正反两个方向的旋转运动输出。
Claims (9)
1.一种贴片式盘形结构超声波啮合马达由柔性圆盘（1）、刚性轴（2）和激振元件（3）组成，其特征在于：所述的柔性圆盘（1）为内孔具有微型小齿的盘形结构弹性体，刚性轴（2）采用带有微型外齿的刚性阶梯圆轴，柔性圆盘（1）的微型内齿齿数大于刚性轴（2）的微型外齿齿数，且微型内齿齿数与微型外齿齿数互质，柔性圆盘（1）与刚性轴（2）之间通过微型小齿啮合传动，激振元件（3）为PZT4或PZT8型压电陶瓷片，通过胶粘或冷焊工艺实现与柔性圆盘（1）的固结，并沿周向均布于柔性圆盘（1）的表面。
2.根据权利要求1所述的贴片式盘形结构超声波啮合马达，其特征在于为一种单波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达，该单波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达中激振元件（3）为PZT4或PZT8型压电陶瓷片，共8片具体为第一压电陶瓷片（31）、第二压电陶瓷片（32）、第三压电陶瓷片（33）、第四压电陶瓷片（34）、第五压电陶瓷片（35）、第六压电陶瓷片（36）、第七压电陶瓷片（37）、第八压电陶瓷片（38）；其中第一压电陶瓷片（31）与第五压电陶瓷片（35）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，构成A1激振组；第三压电陶瓷片（33）与第七压电陶瓷片（37）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，构成A2激振组；A1激振组中第一压电陶瓷片（31）与A2激振组中第三压电陶瓷片（33）在柔性圆盘（1）的同侧面对称布置，A1激振组与A2激振组构成A激振组；第二压电陶瓷片（32）与第六压电陶瓷片（36）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，构成B1激振组；第四压电陶瓷片（34）与第八压电陶瓷片（38）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，构成B2激振组；且B1激振组中第二压电陶瓷片（32）与B2激振组中第四压电陶瓷片（34）在柔性圆盘（1）的同侧面对称布置，B1激振组与B2激振组构成B激振组，A激振组与B激振组满足空间正交布置关系。
3.根据权利要求2所述的贴片式盘形结构超声波啮合马达，其特征在于：激振元件（3）的激振方式为：A激振组中A1激振组施加使其产生伸长或缩短变形的交变电信号，A2激振组施加使其产生缩短或伸长变形的交变电压，且A1激振组中第一压电陶瓷片（31）与第五压电陶瓷片（35）的变形同A2激振组中第三压电陶瓷片（33）与第七压电陶瓷片（37）的变形具有相同相位；B激振组中B1激振组施加使其产生伸长或缩短变形的交变电信号，B2激振组施加使其产生缩短或伸长变形的交变电信号，且B1激振组中第二压电陶瓷片（32）与第六压电陶瓷片（36）的变形同B2激振组中第四压电陶瓷片（34）与第八压电陶瓷片（38）的变形具有相同相位；A激振组与B激振组通电交变电信号的频率相同，且处于超声频段（一般大于16 kHz），电压幅值相同，相位差满足90度或270度的正交关系；当相位差分别为90度和270度时，A激振组与B激振组激发柔性圆盘（1）产生的变形叠加耦合形成单个波长的驱动行波，通过微型小齿啮合传动，实现刚性轴（2）的正反两个方向的旋转运动输出。
4.根据权利要求1所述的贴片式盘形结构超声波啮合马达，其特征在于为一种双波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达，该双波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达中激振元件（3）为PZT4或PZT8型压电陶瓷片，共16片具体为第一压电陶瓷片（31）、第二压电陶瓷片（32）、第三压电陶瓷片（33）、第四压电陶瓷片（34）、第五压电陶瓷片（35）、第六压电陶瓷片（36）、第七压电陶瓷片（37）、第八压电陶瓷片（38）、第九压电陶瓷片（39）、第十压电陶瓷片（310）、第十一压电陶瓷片（311）、第十二压电陶瓷片（312）、第十三压电陶瓷片（313）、第十四压电陶瓷片（314）、第十五压电陶瓷片（315）、第十六压电陶瓷片（316），其中激振元件（3）中第一压电陶瓷片（31）、第九压电陶瓷片（39）、第五压电陶瓷片（35）、第十三压电陶瓷片（313）构成A1激振组，其中第一压电陶瓷片（31）与第九压电陶瓷片（39）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，第五压电陶瓷片（35）与第十三压电陶瓷片（313）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，第一压电陶瓷片（31）与第五压电陶瓷片（35）同侧面180度布置，第九压电陶瓷片（39）与第十三压电陶瓷片（313）同侧面180度布置；激振元件（3）中第三压电陶瓷片（33）、第十一压电陶瓷片（311）、第 七压电陶瓷片（37）、第十五压电陶瓷片（315）构成A2激振组，其中第三压电陶瓷片（33）与第十一压电陶瓷片（311）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，第七压电陶瓷片（37）与第十五压电陶瓷片（315）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，第三压电陶瓷片（33）与第十一压电陶瓷片（311）同侧面180度布置，第七压电陶瓷片（37）与第十五压电陶瓷片（315）同侧面180度布置；A1激振组与A2激振组成空间90度布置，A1激振组与A2激振组构成A激振组；激振元件（3）中第二压电陶瓷片（32）、第十压电陶瓷片（310）、第六压电陶瓷片（36）、第十四压电陶瓷片（314）构成B1激振组，其中第二压电陶瓷片（32）与第十压电陶瓷片（310）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，第六压电陶瓷片（36）与第十四压电陶瓷片（314）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，第二压电陶瓷片（32）与第六压电陶瓷片（36）同侧面180度布置，第十压电陶瓷片（310）与第十四压电陶瓷片（314）同侧面180度布置；激振元件（3）中第四压电陶瓷片（34）、第十二压电陶瓷片（312）、第八压电陶瓷片（38）、第十六压电陶瓷片（316）构成B2激振组；其中第四压电陶瓷片（34）与第十二压电陶瓷片（312）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，第八压电陶瓷片（38）与第十六压电陶瓷片（316）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，第四压电陶瓷片（34）与第八压电陶瓷片（38）同侧面180度布置，第十二压电陶瓷片（312）与第十六压电陶瓷片（316）同侧面180度布置，B1激振组与B2激振组成空间90度布置，B1激振组与B2激振组构成B激振组，A激振组与B激振组满足45度布置关系。
5.根据权利要求4所述的贴片式盘形结构超声波啮合马达，其特征在于：激振元件（3）的激振方式为：A激振组中A1激振组施加使其产生伸长或缩短变形的交变电信号，A2激振组施加使其产生缩短或伸长变形的交变电信号，且A1激振组中第一压电陶瓷片（31）、第九压电陶瓷片（39）、第五压电陶瓷片（35）、第十三压电陶瓷片（313）变形同A2激振组中第三压电陶瓷片（33）、第十一压电陶瓷片（311）、第七压电陶瓷片（37）、第十五压电陶瓷片（315）的变形具有相同相位；B激振组中B1激振组施加使其产生伸长或缩短变形的交变电信号，B2激振组施加使其产生缩短或伸长变形的交变电信号，且B1激振组中第二压电陶瓷片（32）、第十压电陶瓷片（310）、第六压电陶瓷片（36）、第十四压电陶瓷片（314）的变形同B2激振组中第四压电陶瓷片（34）、第十二压电陶瓷片（312）、第八压电陶瓷片（38）、第十六压电陶瓷片（316）的变形具有相同相位；当相位差分别为90度和270度时，A激振组与B激振组激发柔性圆盘（1）产生的变形叠加耦合形成两个波长的驱动行波，通过微型小齿啮合传动，实现刚性轴（2）的正反两个方向的旋转运动输出。
6.根据权利要求1所述的贴片式盘形结构超声波啮合马达，其特征在于为一种三波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达，该三波长激振模式的贴片式盘形结构超声波啮合马达中激振元件（3）为PZT4或PZT8型压电陶瓷片，共24片具体为第一压电陶瓷片（31）、第二压电陶瓷片（32）、第三压电陶瓷片（33）、第四压电陶瓷片（34）、第五压电陶瓷片（35）、第六压电陶瓷片（36）、第七压电陶瓷片（37）、第八压电陶瓷片（38）、第九压电陶瓷片（39）、第十压电陶瓷片（310）、第十一压电陶瓷片（311）、第十二压电陶瓷片（312）、第十三压电陶瓷片（313）、第十四压电陶瓷片（314）、第十五压电陶瓷片（315）、第十六压电陶瓷片（316）、第十七压电陶瓷片（317）、第十八压电陶瓷片（318）、第十九压电陶瓷片（319）、第二十压电陶瓷片（320）、第二十一压电陶瓷片（321）、第二十二压电陶瓷片（322）、第二十三压电陶瓷片（323）、第二十四压电陶瓷片（324），其中激振元件（3）中第一压电陶瓷片（31）、第十三压电陶瓷片（313）、第五压电陶瓷片（35）、第十七压电陶瓷片（317）、第九压电陶瓷片（39)、第二十一压电陶瓷片（321）构成A1激振组；其中第一压电陶瓷片（31）与第十三压电陶瓷片（313）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，第五压电陶瓷片（35）与第十七压电陶瓷片（317）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，第九压电陶瓷片（39）与第二十一压电陶瓷片（321）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置；第一压电陶瓷片（31）、第五压电陶瓷片（35）与第九压电陶瓷片（39）同侧面120度布置，第十三压电陶瓷片（313）、第十七压电陶瓷片（317）与第二十一压电陶瓷片（321）同侧面120度布置；激振元件（3）中第三压电陶瓷片（33）、第十五压电陶瓷片（315）、第七压电陶瓷片（37）、第十九压电陶瓷片（319）、第十一压电陶瓷片（311）、第二十三压电陶瓷片（323）构成A2激振组；其中第三压电陶瓷片（33）与第十五压电陶瓷片（315）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，第七压电陶瓷片（37）与第十九压电陶瓷片（319）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，第十一压电陶瓷片（311）与第二十三压电陶瓷片（323）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置；第三压电陶瓷片（33）、第七压电陶瓷片（37）与第十一压电陶瓷片（311）同侧面120度布置，第十五压电陶瓷片（315）、第十九压电陶瓷片（319）与第二十三压电陶瓷片（323）同侧面120度布置，A1激振组与A2激振组构成A激振组；激振元件（3）中第二压电陶瓷片（32）、第十四压电陶瓷片（314）、第六压电陶瓷片（36）、第十八压电陶瓷片（318）、第十压电陶瓷片（310）、第二十二压电陶瓷片（322）构成B1激振组；其中第二压电陶瓷片（32）与第十四压电陶瓷片（314）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，第六压电陶瓷片（36）与第十八压电陶瓷片（318）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，第十压电陶瓷片（310）与第二十二压电陶瓷片（322）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置；第二压电陶瓷片（32）、第六压电陶瓷片（36）与第十压电陶瓷片（310）同侧面120度布置，第十四压电陶瓷片（314）、第十八压电陶瓷片（318）与第二十二压电陶瓷片（322）同侧面120度布置；激振元件（3）中第四压电陶瓷片（34）、第十六压电陶瓷片（316）、第八压电陶瓷片（38）、第二十压电陶瓷片（320）、第十二压电陶瓷片（312）、第二十四压电陶瓷片（324）构成B2激振组；其中第四压电陶瓷片（34）与第十六压电陶瓷片（316）布置于柔性圆盘（3）的双面对称位置，第八压电陶瓷片（38）与第二十压电陶瓷片（320）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置，第十二压电陶瓷片（312）与第二十四压电陶瓷片（324）布置于柔性圆盘（1）的双面对称位置；第四压电陶瓷片（34）、第八压电陶瓷片（38）与第十二压电陶瓷片（312）同侧面120度布置，第十六压电陶瓷片（316）、第二十压电陶瓷片（320）与第二十四压电陶瓷片（324）同侧面120度布置，B1激振组与B2激振组构成B激振组，A激振组与B激振组满足30度布置关系。
7.根据权利要求6中所述的贴片式盘形结构超声波啮合马达，其特征在于：激振元件（3）的激振方式为：A激振组中A1激振组施加使其产生伸长或缩短变形的交变电信号，A2激振组施加使其产生缩短或伸长变形的交变电信号，且A1激振组中第一压电陶瓷片（31）、第十三压电陶瓷片（313）、第五压电陶瓷片（35）、第十七压电陶瓷片（317）、第九压电陶瓷片（39）、第二十一压电陶瓷片（321）变形同A2激振组中第三压电陶瓷片（33）、第十五压电陶瓷片（315）、第七压电陶瓷片（37）、第十九压电陶瓷片（319）、第十一压电陶瓷片（311）、第二十三压电陶瓷片（323）的变形具有相同相位；B激振组中B1激振组施加使其产生伸长或缩短变形的交变电信号，B2激振组施加使其产生缩短或伸长变形的交变电信号，且B1激振组中第二压电陶瓷片（32）、第十四压电陶瓷片（314）、第六压电陶瓷片（36）、第十八压电陶瓷片（318）、第十压电陶瓷片（310）、第二十二压电陶瓷片（322）的变形同B2激振组中第四压电陶瓷片（34）、第十六压电陶瓷片（316）、第八压电陶瓷片（38）、第二十压电陶瓷片（320）、第十二压电陶瓷片（312）、第二十四压电陶瓷片（324）的变形具有相同相位；当相位差分别为90度和270度时，A激振组与B激振组激发柔性圆盘（1）产生的变形叠加耦合形成三个波长的驱动行波，通过微型小齿啮合传动，实现刚性轴（2）的正反两个方向的旋转运动输出。
8.根据权利要求1所述的贴片式盘形结构超声波啮合马达，其特征在于本发明贴片式盘形结构超声波啮合马达的激励交变电信号为正弦波、方波、锯齿波。
9.根据权利要求1所述的贴片式盘形结构超声波啮合马达，其特征在于以上权利要求项仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案上所做的任何改动，均在本发明的保护范围之内。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104238338A (zh) * | 2014-07-31 | 2014-12-24 | 厦门理工学院 | 振动型行波齿轮传动装置 |
| US11043907B2 (en) | 2018-11-27 | 2021-06-22 | Industrial Technology Research Institute | Ultrasonic linear actuation device utilizing standing wave oscillations for actuation |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003259668A (ja) * | 2002-03-06 | 2003-09-12 | Nissan Motor Co Ltd | 超音波モータ |
| US20060049720A1 (en) * | 2003-09-08 | 2006-03-09 | David Henderson | Mechanism comprised of ultrasonic lead screw motor |
| CN1767347A (zh) * | 2005-11-18 | 2006-05-03 | 清华大学 | 螺纹驱动多面体超声电机 |
| CN101026343A (zh) * | 2007-03-28 | 2007-08-29 | 哈尔滨工业大学 | 多行波弯曲旋转超声电机定子及使用该定子的超声电机 |
| CN101051799A (zh) * | 2007-02-16 | 2007-10-10 | 哈尔滨工业大学 | 位移叠加式压电啮合马达及其激励方法 |
| CN101777854A (zh) * | 2009-01-08 | 2010-07-14 | Hoya株式会社 | 超声波马达 |
| CN102843063A (zh) * | 2012-09-05 | 2012-12-26 | 哈尔滨工业大学 | 利用柱状定子高阶弯曲振动模态的螺纹驱动型旋转直线超声电机 |
-
2014
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003259668A (ja) * | 2002-03-06 | 2003-09-12 | Nissan Motor Co Ltd | 超音波モータ |
| US20060049720A1 (en) * | 2003-09-08 | 2006-03-09 | David Henderson | Mechanism comprised of ultrasonic lead screw motor |
| CN1767347A (zh) * | 2005-11-18 | 2006-05-03 | 清华大学 | 螺纹驱动多面体超声电机 |
| CN101051799A (zh) * | 2007-02-16 | 2007-10-10 | 哈尔滨工业大学 | 位移叠加式压电啮合马达及其激励方法 |
| CN101026343A (zh) * | 2007-03-28 | 2007-08-29 | 哈尔滨工业大学 | 多行波弯曲旋转超声电机定子及使用该定子的超声电机 |
| CN101777854A (zh) * | 2009-01-08 | 2010-07-14 | Hoya株式会社 | 超声波马达 |
| CN102843063A (zh) * | 2012-09-05 | 2012-12-26 | 哈尔滨工业大学 | 利用柱状定子高阶弯曲振动模态的螺纹驱动型旋转直线超声电机 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104238338A (zh) * | 2014-07-31 | 2014-12-24 | 厦门理工学院 | 振动型行波齿轮传动装置 |
| US11043907B2 (en) | 2018-11-27 | 2021-06-22 | Industrial Technology Research Institute | Ultrasonic linear actuation device utilizing standing wave oscillations for actuation |
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