CN206302353U - 一种声表面波旋转马达 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于声表面波的超声旋转马达。该超声旋转马达主要是由固定壳体、声表面波器件、推板、上挡板和转子组成，其中声表面波器件包括2对叉指换能器和压电基片。转子与压电基片的接触位置处于2对叉指换能器之间的区域，施加一定压力于左右推板以及上挡板，再对指定的叉指换能器施加高频正弦信号，激励声表面波器件产生声表面波，依靠转子与压电基片间的摩擦力可实现转子的顺时针旋转和逆时针旋转。本实用新型具有结构简单、尺寸小、驱动精度高、易于控制、成本低等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于超声马达领域，具体涉及一种声表面波旋转马达。
背景技术
随着现代科技的快速发展，微型机械在社会生产中的作用越来越突显，因而作为微型机械系统的核心部件——微型马达受到了国内外研究学者广泛的关注。虽然传统的电磁马达具有转速快、功率高、能量利用率较高等优点，但其内部结构较为复杂，并且由于其驱动原理是利用转子磁铁与定子线圈间的电磁作用力驱动转子转动，容易受到外界电磁的干扰，此外传统电磁马达的尺寸较大，驱动精度较低。
由于传统电磁马达难以应用于微型机械系统，一种利用摩擦力驱动的压电超声马达进入了人们的视野，压电超声马达具有定位精度高，低速大转矩，无电磁干扰，尺寸小，无噪音等优点。
20世纪90年代中期，日本学者Kurosawa等人提出了声表面波马达，其也属于压电超声马达的一种，但是与普通的压电超声马达相比，声表面波马达易于控制，尺寸更小，具有纳米级的定位精度，并且其采用高精度的表面微加工工艺制造技术，因此具有更高的可靠性和工作效率。但是目前国内外学者研究的声表面波马达大多是单一的直线型，对于旋转型声表面波马达的研究非常少。鉴于此，本实用新型提出一种声表面波旋转马达，利用声表面波使固体表面质点产生椭圆运动轨迹的特性，依靠转子与接触面间的摩擦力来驱动转子实现旋转运动。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种声表面波旋转马达，以解决当前声表面波马达难以实现旋转运动的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
所述的声表面波旋转马达由固定壳体(1)、四个声表面波器件(201,202,203,204)、两个推板(501,502)、上挡板(6)和转子(7)组成，声表面波器件(201)固定于固定壳体(1)内壁的下表面；声表面波器件(202)与推板(502)固定粘接，放置于固定壳体(1)内壁的右表面，推板(502)的圆台与固定壳体(1)的孔为间隙配合；声表面波器件(204)与推板(501)固定粘接，放置于固定壳体(1)内壁的左表面，推板(501)的圆台与固定壳体(1)的孔为间隙配合；转子(7)放置于固定壳体(1)内与声表面波器件(201,202,204)相切接触；声表面波器件(203)与上挡板(6)固定粘接，放置于转子(7)的上方，并且声表面波器件(203)与转子(7)相切接触。
所述的声表面波器件(201)包括两对叉指换能器(301,302)和压电基片(401)；声表面波器件(202)包括两对叉指换能器(303,304)和压电基片(402)；声表面波器件(203)包括两对叉指换能器(305,306)和压电基片(403)；声表面波器件(204)包括两对叉指换能器(307,308)和压电基片(404)；叉指换能器采用MEMS微细加工工艺溅射在压电基片表面。
所述的转子(7)与压电基片的接触区域处于叉指换能器之间，且压电基片构成多边形包围转子(7)，转子(7)与各压电基片相切，且转子(7)与压电基片的接触线为压电基片的对称中心线，预压力的作用方向与压电基片垂直且指向相切接触线，转子(7)与声表面波器件的接触长度小于叉指换能器的长度。
所述的声表面波旋转马达利用转子(7)与压电基片间的摩擦力实现驱动，施加一定压力于左右推板(501,502)以及上挡板(6)，对指定的叉指换能器施加高频正弦信号，可实现转子(7)的顺时针旋转和逆时针旋转。
本实用新型的工作原理：
将叉指换能器与高频信号发生器及功率放大器的两极相连，对叉指换能器施加高频正弦信号，由于压电基片的逆压电效应，会在压电基片表面产生向周围传播的声表面波，由于声表面波具有使固体表面质点产生椭圆运动轨迹的特性，在压电基片表面放置转子，并对转子施加一定预压力，利用转子与压电基片的摩擦力，可以实现转子的移动，由于在转子的四周都有用于驱动的摩擦力，最终能够实现转子的转动。
本实用新型具有的优势在于：声表面波的振幅在纳米级，转子的驱动精度也能达到纳米级，和普通的压电超声马达相比声表面波旋转马达有着更高的驱动精度，并且声表面波马达的结构更加简单，尺寸更加小，能够解决目前微型马达难以达到纳米级驱动精度的技术难题。
附图说明
图1为本实用新型正面的等轴测视图。
图2为本实用新型的结构爆炸图。
图3为声表面波器件的等轴测视图。
图4为第二实施例示意图
图5为声表面波马达驱动原理图
其中：固定壳体1 声表面波器件(201,202,203,204)
叉指换能器(301,302,303,304,305,306,307,308)
压电基片(401,402,403,404) 推板(501,502)上挡板6
转子7
具体实施方式
参照图1、图2、图3、图4、图5所示：
本实用新型提出一种声表面波旋转马达，包括固定壳体(1)、四个声表面波器件(201,202,203,204)、两个推板(501,502)、上挡板(6)和转子(7)，声表面波器件(201)采用粘接方式固定于固定壳体(1)内壁的下表面；声表面波器件(202)与推板(502)固定粘接，放置于固定壳体(1)内壁的右表面，推板(502)的圆台与固定壳体(1)的孔为间隙配合；声表面波器件(204)与推板(501)固定粘接，放置于固定壳体(1)内壁的左表面，推板(501)的圆台与固定壳体(1)的孔为间隙配合；转子(7)放置于固定壳体(1)内与声表面波器件(201,202,204)相切接触；声表面波器件(203)与上挡板(6)固定粘接，放置于转子(7)的上方，并且声表面波器件(203)与转子(7)相切接触。声表面波器件包括两对叉指换能器和压电基片，叉指换能器采用MEMS微细加工工艺溅射在压电基片表面，叉指换能器的材料可选取铝，压电基片材料通常选取铌酸锂，转子(7)材料可选取铝。
叉指换能器的输入信号峰峰值电压为20V-50V，施加在左右推板(501,502)和上挡板(6)的预压力为10N-100N。
实施例一：如图1所示，声表面波旋转马达的转子(7)与某一压电基片的接触线和转子(7)轴线所构成的平面为转子(7)与声表面波器件的对称平面，对左右推板(501,502)和上挡板(6)施加一定预压力，然后对叉指换能器(301,303,305,307)施加同一正弦信号，对叉指换能器(302,304,306,308)不施加信号，可以实现转子(7)的逆时针旋转；对叉指换能器(302,304,306,308)施加同一正弦信号，对叉指换能器(301,303,305,307)不施加信号，可以实现转子(7)的顺时针旋转，在不改变其他参数的条件下转子顺时针旋转速度与转子逆时针旋转速度相等。
实施例二：如图4所示，声表面波旋转马达的转子(7)与任一压电基片的接触线和转子(7)轴线所构成的平面都不为转子(7)与声表面波器件的对称平面，对声表面波器件(202,203,204)施加一定预压力，然后对叉指换能器(301,303,305,307)施加同一正弦信号，对叉指换能器(302,304,306,308)不施加信号，可以实现转子(7)的逆时针旋转；对叉指换能器(302,304,306,308)施加同一正弦信号，对叉指换能器(301,303,305,307)不施加信号，可以实现转子(7)的顺时针旋转，在不改变其他参数的条件下转子顺时针旋转速度与转子逆时针旋转速度不相等。
Claims (5)
1.一种声表面波旋转马达，所述的声表面波旋转马达由固定壳体(1)、四个声表面波器件(201,202,203,204)、两个推板(501,502)、上挡板(6)和转子(7)组成，其中声表面波器件(201)包括两对叉指换能器(301,302)和压电基片(401)；声表面波器件(202)包括两对叉指换能器(303,304)和压电基片(402)；声表面波器件(203)包括两对叉指换能器(305,306)和压电基片(403)；声表面波器件(204)包括两对叉指换能器(307,308)和压电基片(404)；声表面波器件(201)固定于固定壳体(1)内壁的下表面；声表面波器件(202)与推板(502)固定粘接，放置于固定壳体(1)内壁的右表面，推板(502)的圆台与固定壳体(1)的孔为间隙配合；声表面波器件(204)与推板(501)固定粘接，放置于固定壳体(1)内壁的左表面，推板(501)的圆台与固定壳体(1)的孔为间隙配合；转子(7)放置于固定壳体(1)内与声表面波器件(201,202,204)相切接触；声表面波器件(203)与上挡板(6)固定粘接，放置于转子(7)的上方，并且声表面波器件(203)与转子(7)相切接触，其特征在于：转子与压电基片的接触区域处于两对叉指换能器之间，且压电基片构成多边形包围转子。
2.根据权利要求1所述的一种声表面波旋转马达，其特征在于：转子与各压电基片相切，预压力的作用方向与压电基片垂直且指向相切接触线。
3.根据权利要求1所述的一种声表面波旋转马达，其特征在于：通过给特定的叉指换能器施加高频正弦信号可以实现转子的顺时针旋转或逆时针旋转。
4.根据权利要求1所述的一种声表面波旋转马达，其特征在于：转子与某一压电基片的接触线和转子轴线所构成的平面为转子与声表面波器件的对称平面时，转子的顺时针旋转的速度等于逆时针旋转的速度；转子与任一压电基片的接触线和转子轴线所构成的平面都不为转子与声表面波器件的对称平面时，转子的顺时针旋转的速度与逆时针旋转的速度不相等。
5.根据权利要求1所述的一种声表面波旋转马达，其特征在于：转子与声表面波器件的接触长度小于叉指换能器的指条长度。
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| CN108258973A (zh) * | 2018-01-04 | 2018-07-06 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 一种马达驱动信号的生成方法及装置 |
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