CN107834898B - 一种滚珠结构超声波微型电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滚珠结构超声波微型电机，包括载体和底座，所述载体设置于底座内，载体一侧对应的底座内侧壁上固定有驱动件，与该侧相对的载体另一侧外壁与与其对应的底座内侧壁之间设有导向结构，载体的其他的一侧外壁上设有反馈装置；载体和驱动件之间设有弧形簧片，簧片的弧形面为驱动面并且与驱动件想接近但不接触。本申请的滚珠结构超声波微型电机实现了具有实用的薄化、微型化，并且在工作过程中具有不产生平移，运动快，响应时间短，结构简单，位移精度高等优点，另外本申请的簧片在静置状态下不与压电陶瓷接触，不对压电陶瓷产生压力，避免了压电陶瓷产生微弱电流，对驱动芯片控制造成干扰影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种滚珠结构超声波微型电机，尤其是适用于通信装置上的微型电机。
背景技术
现有的超声波电机主要利用的是其中驱动件压电材料的逆压电效应，采用特定的结构组合实现机械运动，一般由压电陶瓷，定子，转子等部分组成。它具有以下优于普通电磁电机的特点：
1、不存在磁漏情况
2、体积小，结构简单，功率体积大大小于电磁电机。
3、启动停止的响应时间快
4、自由保持力矩，不运动时不会产生偏移，可精密定位。
5、运行时安静无噪音。
在现有的通讯设备领域，如摄像头中用于驱动镜头，超声波电机因为上述优点，也逐渐开始使用，但是这些使用领域，需要电机进行薄化、微型化设计，这个是现有技术的难点；另外现有技术中，超声波电机中采用的压电陶瓷通常被预紧材料压住，压电材料受力会产生微弱电流，对驱动芯片造成影响，造成控制不够精准。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种微型化的滚珠结构超声波电机。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种滚珠结构超声波微型电机，包括载体和底座，所述载体设置于底座内，载体一侧对应的底座内侧壁上固定有驱动件，与该侧相对的载体另一侧外壁与与其对应的底座内侧壁之间设有导向结构，载体的其他的一侧外壁上设有反馈装置；载体和驱动件之间设有弧形簧片，簧片的弧形面为驱动面并且与驱动件接近但不接触，簧片的两端头通过载体外壁的限位结构限位；所述驱动件由从上到下、长宽相同的柔性导电体、压电陶瓷和可导电金属组成；所述柔性导电体和可导电金属分别连接有电极；所述导向结构为滚珠导向结构。
优选的，所述可导电金属与压电陶瓷的接触面长度方向两端接触、中间为凹槽。
优选的，还包括外壳，所述外壳套设装配于底座上。
优选的，所述反馈装置包括霍尔传感器和霍尔感应磁石；霍尔感应磁石设有载体外壁上，霍尔传感器设于外壳内壁上并且与霍尔感应磁石对应。
优选的，所述底座内壁与霍尔传感器和霍尔感应磁石对应的位置设有传感器避让槽；所述载体上设有磁石安装槽，霍尔感应磁石设于磁石安装槽内。
优选的，所述载体上与驱动件所对应的外壁中部为弧形槽，所述限位结构为弧形槽两端头与该外壁形成的两个簧片限位槽，所述两个簧片限位槽以载体中心对称，所述簧片两端头为卡头，簧片通过卡头卡嵌于簧片限位槽内。
优选的，所述导向结构为两组并且以载体中心对称；所述导向结构包括载体外壁与与其相对的底座内侧壁之间设置的一组相对的滚珠限位导向槽和设置于其中的滚珠。
本发明的有益效果是：利用压电材料与簧片表面产生的超声波频率的机械振动行波，借助于簧片表面与压电陶瓷的不同方向的摩擦力实现载体的直线方向驱动；同时解决了传统电磁电机必须采用磁石通过电磁场来实现驱动的磁漏问题以及传统电磁电机从运行到停止时会存在磁滞现象、无法实现精准的定位问题。
另外本申请的簧片在静置状态下不与压电陶瓷接触，不对压电陶瓷产生压力，避免了压电陶瓷产生微弱电流，对驱动芯片控制造成干扰影响。
本申请的滚珠结构超声波微型电机实现了具有实用的薄化、微型化，并且在工作过程中具有不产生平移，运动快，响应时间短，结构简单，位移精度高等优点。
附图说明
图1为本发明实施例1的滚珠结构超声波微型电机的爆炸示意图。
图2为本发明实施例1的底座俯视图。
图3为本发明实施例1的底座与载体装配结构示意图。
图4为本发明实施例1的载体结构示意图。
图5为本发明实施例1的簧片结构示意图。
图6为本发明的实施例1的驱动件结构示意图。
图7位本发明的实例1的压电变形示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-图6所示，一种滚珠结构超声波微型电机，包括载体1、底座2和外壳3，所述外壳3套设装配于底座2上，所述载体1设置于底座2内，载体1一侧对应的底座2内侧壁上固定有驱动件4，与该侧相对的载体1另一侧外壁与与其对应的底座2内侧壁之间设有导向结构，载体1的其他的一侧外壁上设有反馈装置；载体1和驱动件4之间设有弧形簧片5，簧片5的弧形面为驱动面502并且与驱动件4接近但不接触，簧片5的两端头通过载体外壁的限位结构限位；所述驱动件4由从上到下、长宽相同的柔性导电体401、压电陶瓷402和可导电金属403组成；可导电金属403与压电陶瓷402的接触面长度方向两端接触、中间为凹槽404；所述导向结构为滚珠导向结构。
反馈装置包括霍尔传感器6和霍尔感应磁石7；霍尔感应磁石7设有载体1外壁上，霍尔传感器6设于外壳3内壁上并且与霍尔感应磁石7对应。底座2内壁与霍尔传感器6和霍尔感应磁石7对应的位置设有传感器避让槽201；所述载体1上设有磁石安装槽101，霍尔感应磁石7设于磁石安装槽101内。载体1上与驱动件4所对应的外壁中部为弧形槽102，所述限位结构为弧形槽102两端头与该外壁形成的两个簧片限位槽103，所述两个簧片限位槽103以载体1中心对称，所述簧片5两端头为卡头501，簧片5通过卡头501卡嵌于簧片限位槽103内。导向结构为两组并且以载体1中心对称；所述导向结构包括载体1外壁与与其相对的底座2内侧壁之间设置的一组相对的滚珠限位导向槽202和设置于其中的滚珠203。
在实际应用过程中，簧片5与驱动件4互相抵压，产生的反作用力将载体1推向滚珠203，稳固载体1，不让运动过程中出现偏移情况。
如图7所示，通过驱动芯片给驱动件4施加高频率的脉冲，使用逆向压电效应实现压电陶瓷形变，与簧片5接触，进而通过安装于载体1上的簧片5与驱动件4的压电陶瓷402相互之间的摩擦力来实现运动。在运动过程中载体1通过滚珠203与滚珠限位导向槽202之间的滚动/滑动实现导向作用。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种滚珠结构超声波微型电机，包括载体和底座，其特征在于：所述载体设置于底座内，载体一侧对应的底座内侧壁上固定有驱动件，与该侧相对的载体另一侧外壁与与其对应的底座内侧壁之间设有导向结构，载体的其他的一侧外壁上设有反馈装置；载体和驱动件之间设有弧形簧片，簧片的弧形面为驱动面并且与驱动件接近但不接触，簧片的两端头通过载体外壁的限位结构限位；所述驱动件由从上到下、长宽相同的柔性导电体、压电陶瓷和可导电金属组成；所述柔性导电体和可导电金属分别连接有电极，所述导向结构为滚珠导向结构。
2.根据权利要求1所述的滚珠结构超声波微型电机，其特征在于：所述可导电金属与压电陶瓷的接触面长度方向两端接触、中间为凹槽。
3.根据权利要求1或2所述的滚珠结构超声波微型电机，其特征在于：还包括外壳，所述外壳套设装配于底座上。
4.根据权利要求3所述的滚珠结构超声波微型电机，其特征在于：所述反馈装置包括霍尔传感器和霍尔感应磁石；霍尔感应磁石设有载体外壁上，霍尔传感器设于外壳内壁上并且与霍尔感应磁石对应。
5.根据权利要求4所述的滚珠结构超声波微型电机，其特征在于：所述底座内壁与霍尔传感器和霍尔感应磁石对应的位置设有传感器避让槽；所述载体上设有磁石安装槽，霍尔感应磁石设于磁石安装槽内。
6.根据权利要求1所述的滚珠结构超声波微型电机，其特征在于：所述载体上与驱动件所对应的外壁中部为弧形槽，所述限位结构为弧形槽两端头与该外壁形成的两个簧片限位槽，所述两个簧片限位槽以载体中心对称，所述簧片两端头为卡头，簧片通过卡头卡嵌于簧片限位槽内。
7.根据权利要求1所述的滚珠结构超声波微型电机，其特征在于：所述导向结构为两组并且以载体中心对称；所述导向结构包括载体外壁与与其相对的底座内侧壁之间设置的一组相对的滚珠限位导向槽和设置于其中的滚珠。
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