CN1272900C - 可实现直线或旋转运动的超声电机行波驱动振子 - Google Patents

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Abstract

可实现直线或旋转运动的超声电机行波驱动振子，它涉及超声电机应用领域。目前所有的直线或者作旋转运动的超声电机普遍存在输出力或力矩不大的缺陷。本发明包括夹心式换能器(1)，两个夹心式换能器(1)之间固接有支架(2)，支架(2)连接在夹心式换能器(1)的节面处，两个夹心式换能器(1)的前端相固接，固接后的两个夹心式换能器(1)之间所形成的夹角(θ)为0～180°之间的角。利用一个或者多个这种超声振子的组合能够实现直线或者旋转运动的超声电机，由于直接利用夹心式换能器纵向振动的耦合来形成接触头驱动质点的椭圆轨迹运动，该超声驱动振子电机转换效率高，输出振幅和功率大，能够实现重载高速运行，具有很好的速度稳定性。

Description

可实现直线或旋转运动的超声电机行波驱动振子
技术领域：本发明涉及一种在超声电机上使用的振子。
背景技术：超声电机是一种利用超声振动能量，并通过摩擦作用来产生驱动力的电机，目前所有的直线或者作旋转运动的超声电机普遍存在输出力或力矩不大的缺陷。
发明内容：本发明的目的在于提供一种结构简单、能实现双向驱动的超声振子，利用一个或者多个这种超声振子的组合能够实现直线或者旋转运动的超声电机，具有较大的输出力和较高的速度，它包括夹心式换能器1，两个夹心式换能器1之间固接有支架2，支架2连接在夹心式换能器1的节面处，两个夹心式换能器1的前端相固接，固接后的两个夹心式换能器1之间所形成的夹角θ为0～180°之间的角，所述夹心式换能器包括前端盖1-1、后端盖1-2和纵向极化的压电陶瓷片1-3，有螺钉4贯穿于后端盖1-2、压电陶瓷片1-3、前端盖1-1和支架2之间完成夹心式换能器1与支架2的连接。将本发明一组或几组通过连接件连接起来，每两个夹心式换能器连接处的前端作为驱动接触头，并作用于圆盘或者圆环上，则能驱动圆盘或者圆环旋转，实现旋转超声电机；将接触头作用于直线导轨上，它能驱动导轨作直线运动或者振子本身作为动子作直线运动，也就能实现直线超声电机。由于直接利用夹心式换能器纵向振动的耦合，来形成接触头驱动质点作椭圆轨迹运动，所以该超声驱动振子电机转换效率高，输出振幅和功率大，能够实现重载高速运行，具有直接驱动、无噪音、无电磁干扰、大静态保持力矩、体积较小、结构简单等优点，使用本发明振子制造的直线超声电机，最高速度能够达到800mm/s以上，在电机上加装15Kg以上的负载仍具有很好的速度稳定性；本发明产品可以作为工业机器人的关节驱动器、高速直线工作台等的直接驱动器，适于推广应用和批量生产。
附图说明：图1是本发明的结构示意图，图2是由两组驱动振子组成的超声直线电机结构示意图。
具体实施方式一：参照图1，本实施方式包括夹心式换能器1，夹心式换能器1又叫兰杰文振子，它包括前端盖1-1、后端盖1-2和纵向极化的压电陶瓷片1-3，有螺钉4贯穿于后端盖1-2、压电陶瓷片1-3、前端盖1-1和支架2之间完成夹心式换能器1与支架2的连接，也可以在压电陶瓷片1-3与前端盖1-1、后端盖1-2、支架2、螺钉4之间粘胶，这样可以具有更好的振动效果，前端盖1-1和后端盖1-2都由金属制成，前端盖的横截面为前头小、后头大，纵截面可以是阶梯形、抛物线形等，这样的形状具有聚能效果，在两个夹心式换能器1之间固接有支架2，支架2连接在夹心式换能器1的节面处，节面是指夹心式换能器振动位移为零的面，应用的时候，由于精度所限，支架2连接在夹心式换能器1的节面位置附近也在本发明的保护范围，两个夹心式换能器1的前端相固接作为接触头，固接后的两个夹心式换能器1之间所形成的夹角θ为0～180°之间的角，连接处的下端粘贴有摩擦片3，也可以将摩擦片3粘贴在振子所驱动物体的表面，这样可以提高输出效率，延长使用寿命，并且可以有效的消除噪声，摩擦片3用耐摩擦材料制成。本发明的夹心式换能器采用纵向极化的压电陶瓷实现纵向振动，两个夹心式换能器采用与其自身谐振频率具有一定相位差，但与夹心式换能器自身谐振频率相同的交流电压来激励，通过耦合两个夹心式换能器的纵向振动，使接触头上的质点产生具有驱动能力的椭圆轨迹运动，实现驱动。
具体实施方式二：参照图2，用支架将两超声驱动振子连接起来作为动子，在导轨上作直线运动，当给驱动振子的两个夹心式换能器分别施加与其自身谐振频率具有一定相位差(一般90°)但频率相同的交流电压时，驱动振子的接触头上的质点作具有驱动作用的椭圆轨迹运动，将输入给夹心式换能器的两相电压反相时，椭圆轨迹运动也随之反相，因而实现了电机的反相运动。

Claims (3)

1、一种可实现直线或旋转运动的超声电机行波驱动振子，它包括夹心式换能器(1)，其特征在于两个夹心式换能器(1)之间固接有支架(2)，支架(2)连接在夹心式换能器(1)的节面处，两个夹心式换能器(1)的前端相固接，固接后的两个夹心式换能器(1)之间所形成的夹角θ为0～180°之间的角；
所述夹心式换能器包括前端盖(1-1)、后端盖(1-2)和纵向极化的压电陶瓷片(1-3)，有螺钉(4)贯穿于后端盖(1-2)、压电陶瓷片(1-3)、前端盖(1-1)和支架(2)之间完成夹心式换能器(1)与支架(2)的连接。
2、根据权利要求1所述的可实现直线或旋转运动的超声电机行波驱动振子，其特征在于两个夹心式换能器(1)前端固接处的下端粘贴有摩擦片(3)。
3、根据权利要求1或2所述的可实现直线或旋转运动的超声电机行波驱动振子，其特征在于在压电陶瓷片(1-3)与前端盖(1-1)、后端盖(1-2)、支架(2)、螺钉(4)之间粘胶。
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