CN110729919A - 同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子 - Google Patents

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张东东
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Abstract

同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子，涉及压电超声电机技术领域。它解决了现有贴片式超声电机定子中存在的整体刚度过高以致振子振幅提高受限等问题。本发明的定子包括压电陶瓷片和双面交错齿型金属体；压电陶瓷片按一定位置粘贴在双面交错齿型金属体的上下两面。本发明可以应用于超声电机制作领域。

Description

同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子
技术领域
本发明涉及到一种同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子，属于压电超声电机技术领域。
背景技术
压电超声电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应，在弹性体中激励出超声频段内的振动，在弹性体表面特定点或特定区域形成具有特定轨迹的质点运动，进而通过定子、转子之间的摩擦耦合将质点的微观运动转换成转子的宏观运动，具有低速大转矩、无需变速机构、无电磁干扰、响应速度快和断电自锁等优点，作为一种压电驱动器有着十分广泛的应用。
出于激励原理的简单性和理论分析方法的简便性，目前压电超声电机大多采用金属弹性体单面粘贴压电陶瓷薄片的方式进行激励，由于定子整体刚度高，导致振子振幅提高受限，使得超声电机的机械输出能力受到严重制约。
发明内容
为了解决超声电机定子定子整体刚度高导致振子振幅提高受限的问题，提供了一种同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子。
本发明的同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子包括压电陶瓷片（1）和双面交错齿型金属体（2）；其特征在于双面交错齿型金属体（2）整体为环形结构，驱动齿按一定位置沿周向交错分布在环形金属体上下两面，压电陶瓷片（1）均沿厚度方向极化，并沿周向阵列粘贴在环形金属体上下两面，在环形金属体同一侧面的相邻两片压电陶瓷片（1）的极化方向相反，不同侧面的相邻两片压电陶瓷片（1）的极化方向相同。
本发明的同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子，其特征在于当定子一侧面驱动齿位于压电陶瓷片左（或右）侧时，则另一侧面驱动齿位于压电陶瓷片右（或左）侧，同一侧面两个驱动齿之间仅粘贴有一片压电陶瓷片（1），且同一侧面的相邻两片压电陶瓷片（1）的中心线间距为一个驻波波长的二分之一，其中，每片压电陶瓷片（1）应小于等于一个驻波波长的四分之一；驱动齿中心线与与相邻左侧（或右侧）的压电陶瓷片（1）中心线间距为一个驻波波长的八分之一。
本发明的同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子通过对所有压电陶瓷片（1）施加单相交流电压，金属体为公共接地极，利用压电陶瓷的d31工作模式实现定子的弯振驻波激励。
本发明的同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子的驻波波形使得上下两面驱动齿具有反向的驱动力。
本发明的同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子的压电陶瓷片（1）厚度小于驱动齿高度。
本发明的同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子具有结构简单、设计灵活、性能稳定，易于控制、可系列化生产的优点。
本发明适用于压电超声电机领域。
附图说明
图1是本发明的三维结构图。
图2是本发明的压电陶瓷极化方向及电极连接示意图。
图3是本发明的环形定子的轴向弯曲振型图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述的同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子，包括压电陶瓷片（1）和双面交错齿型金属体（2）；其特征在于双面交错齿型金属体（2）整体为环形结构，驱动齿按一定位置沿周向交错分布在环形金属体上下两面，压电陶瓷片（1）均沿厚度方向极化，并沿周向阵列粘贴在环形金属体上下两面，在环形金属体同一侧面的相邻两片压电陶瓷片（1）的极化方向相反，不同侧面的相邻两片压电陶瓷片（1）的极化方向相同。
具体实施方式二：本具体实施方式与具体实施方式一所述的同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子的区别在于，所述定子一侧面驱动齿位于压电陶瓷片左（或右）侧时，则另一侧面驱动齿位于压电陶瓷片右（或左）侧，同一侧面两个驱动齿之间仅粘贴有一片压电陶瓷片（1），且同一侧面的相邻两片压电陶瓷片（1）的中心线间距为一个驻波波长的二分之一，其中，每片压电陶瓷片（1）应小于等于一个驻波波长的四分之一；驱动齿中心线与与相邻左侧（或右侧）的压电陶瓷片（1）中心线间距为一个驻波波长的八分之一。
具体实施方式三：本具体实施方式与具体实施方式一所述的同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子的区别在于，通过对所有压电陶瓷片（1）施加单相交流电压，金属体为公共接地极，利用压电陶瓷的d31工作模式实现定子的弯振驻波激励。
具体实施方式四：本具体实施方式与具体实施方式一所述的同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子的区别在于，所述定子的驻波波形使得上下两面驱动齿具有反向的驱动力。
具体实施方式五：本具体实施方式与具体实施方式一所述的同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子的区别在于，所述压电陶瓷片（1）厚度小于驱动齿高度。

Claims (5)

1.同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子，包括压电陶瓷片（1）和双面交错齿型金属体（2）；其特征在于双面交错齿型金属体（2）整体为环形结构，驱动齿按一定位置沿周向交错分布在环形金属体上下两面，压电陶瓷片（1）均沿厚度方向极化，并沿周向阵列粘贴在环形金属体上下两面，在环形金属体同一侧面的相邻两片压电陶瓷片（1）的极化方向相反，不同侧面的相邻两片压电陶瓷片（1）的极化方向相同。
2.根据权利要求1所述的同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子，其特征在于当定子一侧面驱动齿位于压电陶瓷片左（或右）侧时，则另一侧面驱动齿位于压电陶瓷片右（或左）侧，同一侧面两个驱动齿之间仅粘贴有一片压电陶瓷片（1），且同一侧面的相邻两片压电陶瓷片（1）的中心线间距为一个驻波波长的二分之一，其中，每片压电陶瓷片（1）应小于等于一个驻波波长的四分之一；驱动齿中心线与与相邻左侧（或右侧）的压电陶瓷片（1）中心线间距为一个驻波波长的八分之一。
3.根据权利要求1所述的同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子，其特征在于通过对所有压电陶瓷片（1）施加单相交流电压，金属体为公共接地极，利用压电陶瓷的d31工作模式实现定子的弯振驻波激励。
4.根据权利要求1所述的同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子，其特征在于定子的驻波波形使得上下两面驱动齿具有反向的驱动力。
5.根据权利要求1所述的同轴反向旋转的驻波型双面交错齿超声电机定子，其特征在于压电陶瓷片（1）厚度小于驱动齿高度。
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