CN108134535B - 一种振子移动式大推力直线压电电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种振子移动式大推力直线压电电机，本发明所采用的技术方案是包括两个左右对称的横向振子和与两个横向振子十字交叉连接的1个纵向振子，横向振子由横向振子前端盖、横向振子后端盖、横向振子压电陶瓷片组成，横向振子压电陶瓷片位于横向振子前端盖和横向振子后端盖之间；纵向振子由纵向振子前端盖、纵向振子后端盖、纵向振子压电陶瓷片组成，纵向振子压电陶瓷片位于振子前端盖和纵向振子后端盖之间；弯曲的振子支架连接横向振子和纵向振子，振子支架与滑条滑动连接。本发明的有益效果是在到达现有直线压电电机性能下，减小电机工作时占用空间；生产制作方便，节省成本。
Description
技术领域
本发明属于电机技术领域，涉及一种振子移动式大推力直线压电电机。
背景技术
压电电机是一种利用压电体的压电逆效应进行机电能量转换的新型微特电机电动机，没有绕组和磁体，工作时不需要磁场并且在工作时不产生磁场，在不能产生磁场(空天领域)和必须无磁环境(医疗器械)中有着特殊的应用前景。压电电机的定、动子间直接接触，依靠摩擦驱动，具有响应快、断电自锁、分辨率高等优点，可以弥补电磁电机在特殊领域应用的缺陷。压电电机一般也是有旋转型和直线型两种，其中的直线压电电机一般由振子和滑条组成。现有直线压电电机工作时一般是振子固定，滑条移动。现有的直线压电电机一般是振子固定，滑条移动。电机在工作时，滑条移动会增大电机实际占用空间尺寸。而用于空天(航天器)领域的设备需要尽可能减小空间尺寸。现有直线压电电机振子截面一般是矩(方)形的，矩(方)形电机振子在实际生产加工制作麻烦，有些部位在陶瓷片安装完成后还要采用线切割加工。
发明内容
本发明的目的在于提供一种振子移动式大推力直线压电电机，本发明的有益效果是在到达现有直线压电电机性能下，减小电机工作时占用空间；生产制作方便，节省成本。
本发明所采用的技术方案是包括两个左右对称的横向振子和与两个横向振子十字交叉连接的1个纵向振子，横向振子由横向振子前端盖、横向振子后端盖、横向振子压电陶瓷片组成，横向振子压电陶瓷片位于横向振子前端盖和横向振子后端盖之间；纵向振子由纵向振子前端盖、纵向振子后端盖、纵向振子压电陶瓷片组成，纵向振子压电陶瓷片位于振子前端盖和纵向振子后端盖之间；弯曲的振子支架连接于横向振子和纵向振子的节点处，振子支架与滑条滑动摩擦连接。
进一步，滑动连接方式为振子支架固定在螺栓上，螺栓连接压板，压板通过滚珠连接滑条，通过螺栓和压板将滚珠压在滑条上并能够沿滑条移动，压板与滑条上侧之间嵌入滚珠，以形成滚动摩擦，减小摩擦力，振子与滑条间的预压力通过螺栓来调节。
进一步，横向振子前端盖和纵向振子前端盖是硬铝，横向振子后端盖和纵向振子后端盖是45钢。
进一步，横向振子压电陶瓷片或纵向振子压电陶瓷片中每两片为一组，安装时采用同极性相对安装，中间施加正弦信号。
进一步，横向振子压电陶瓷片的左右两组陶瓷片安装极性相反，以保证是反对称振动。
进一步，正弦信号是同频、同幅相位差为90°的两向正弦信号，以使驱动足处产生椭圆运动。
附图说明
图1是本发明振子移动式大推力直线压电电机结构示意图。
图中，1.横向振子，2.纵向振子，3.振子支架，4.滑条，5.螺栓，6.压板，7.滚珠，101.横向振子前端盖，102.横向振子后端盖，103.横向振子压电陶瓷片，201.纵向振子前端盖，202.纵向振子后端盖，203.纵向振子压电陶瓷片。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明振子移动式直线压电电机结构如图1所示。包括两个左右对称的横向振子1和与两个横向振子1十字交叉连接的1个纵向振子2，横向振子1和纵向振子2均为夹心式高能换能器，连接处采用过盈配合加圆柱销联接，横向振子1由横向振子前端盖101(含变幅杆)、横向振子后端盖102、横向振子压电陶瓷片103组成，横向振子压电陶瓷片103位于横向振子前端盖101和横向振子后端盖102之间；纵向振子2由纵向振子前端盖201(含变幅杆)、纵向振子后端盖202、纵向振子压电陶瓷片203组成，纵向振子压电陶瓷片203位于振子前端盖201和纵向振子后端盖202之间；
弯曲的振子支架3连接横向振子1和纵向振子2，振子支架3与滑条4滑动连接；
振子支架3固定在螺栓5上，螺栓5连接压板6，压板6通过滚珠7连接滑条4，通过螺栓5和压板6将滚珠7压在滑条4上并能够沿滑条4移动。压板6与滑条4上侧之间嵌入滚珠，以形成滚动摩擦，减小摩擦力。振子与滑条4间的预压力也通过螺栓来调节。
横向振子前端盖101和纵向振子前端盖201是硬铝，横向振子后端盖102和纵向振子后端盖202是45钢，横向振子压电陶瓷片103或纵向振子压电陶瓷片203中每两片为一组，安装时采用面对面(同极性相对)安装，中间施加正弦信号。
其中横向振子压电陶瓷片103的左右两组陶瓷片安装极性相反(如左侧是++面对面，那右侧是--面对面)，以保证是反对称振动。纵向和横向的正弦信号是同频、同幅相位差为90°的两向正弦信号，以使驱动足处产生椭圆运动。
工作在纵振模态的压电金属梁具有高振幅和高振速等优点。采用PZT8压电陶瓷高机电耦合效率的d33模式激发两向振子的一阶纵振。工作时横向振子的两个夹心换能器是反对称的振型，可增大驱动足横向位移振幅，由此提高横向的推动力。纵向振子产生一阶纵振模态，引起驱动足竖直方向的振动；横向振子也产生一阶纵振模态，引起驱动足水平方向的振动。当两向振动模态的固有频率相同，两个正交振动的复合可在驱动足处合成出椭圆运动。
本发明的优点还在于采用振子移动式结构，可保证电机在工作时的占用的外部空间尺寸不变。振子截面采用圆(圆锥)形结构，在车床上加工即可，加工制作方便，一致性好。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种振子移动式大推力直线压电电机，其特征在于：包括两个左右对称的横向振子和与两个横向振子十字交叉连接的1个纵向振子，横向振子由横向振子前端盖、横向振子后端盖、横向振子压电陶瓷片组成，横向振子压电陶瓷片位于横向振子前端盖和横向振子后端盖之间；纵向振子由纵向振子前端盖、纵向振子后端盖、纵向振子压电陶瓷片组成，纵向振子压电陶瓷片位于振子前端盖和纵向振子后端盖之间；弯曲呈U型的振子支架连接横向振子和纵向振子，且振子支架U型的开口端两侧分别连接在横向振子前端盖与横向振子压电陶瓷片之间，振子支架U型的底端连接在下端的纵向振子前端盖与纵向振子压电陶瓷片之间，振子支架U型开口端通过设有的螺栓固定在压板上，滑条位于压板与振子支架U型开口端之间，且压板与滑条滑动连接；
所述滑动连接方式为振子支架固定在螺栓上，螺栓连接压板，压板通过滚珠连接滑条，通过螺栓和压板将滚珠压在滑条上并能够沿滑条移动，压板与滑条上侧之间嵌入滚珠，以形成滚动摩擦，减小摩擦力，振子与滑条间的预压力通过螺栓来调节。
2.按照权利要求1所述一种振子移动式大推力直线压电电机，其特征在于：所述横向振子前端盖和纵向振子前端盖是硬铝，横向振子后端盖和纵向振子后端盖是45钢。
3.按照权利要求1所述一种振子移动式大推力直线压电电机，其特征在于：所述横向振子压电陶瓷片或纵向振子压电陶瓷片中每两片为一组，安装时采用同极性相对安装，中间施加正弦信号。
4.按照权利要求1所述一种振子移动式大推力直线压电电机，其特征在于：所述横向振子压电陶瓷片的左右两组陶瓷片安装极性相反，以保证是反对称振动。
5.按照权利要求4所述一种振子移动式大推力直线压电电机，其特征在于：正弦信号是同频、同幅相位差为900的两向正弦信号，以使驱动足处产生椭圆运动。
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