CN206922663U - 一种压电电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种压电电机，涉及压电致动技术领域。压电电机包括底座、动子和定子，动子通过滑轨设置于底座。定子包括第一振动部件、第二振动部件、第一压电叠层、第二压电叠层以及第一预紧弹簧。第一压电叠层在激励信号的控制下沿平行于滑轨的方向伸缩以通过第一振动部件带动动子沿滑轨滑动，第一预紧弹簧配合第一压电叠层通过第一振动部件带动动子沿滑轨滑动，第二压电叠层在激励信号的控制下沿垂直于滑轨的方向伸缩以通过第二振动部件控制所述第一振动部件与动子之间的压力。通过上述设置，可以解决现有技术中因第一振动部件和第二振动部件的位移输出不能单独控制而存在压电电机定位精度低的问题。

Description

一种压电电机

技术领域

本实用新型涉及压电致动技术领域，具体而言，涉及一种压电电机。

背景技术

随着微/纳米技术的发展，众多工程技术领域的研究都迫切需要亚微米级、微/纳米级的精密作动器。但由于传统电磁电机需要减速装置，在微型化、高功重比的发展方向上很难突破。

随着材料科学的发展，新型功能材料为这些应用提出了新的解决方案，其中，逆压电效应的发现及具有优越性能的压电陶瓷(PZT)材料的出现使得压电精密作动器的研究得到了广泛关注，并在精密作动领域显示出了广泛的应用前景。

经发明人研究发现，现有的利用压电效应的压电电机一般具有至少两个振动部件，各振动部件在结构上因具有耦合性而不能进行单独地控制，因而现有的压电电机存在定位精度低的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种压电电机，可以解决现有技术中因第一振动部件和第二振动部件的位移输出不能单独控制而存在压电电机定位精度低的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用如下技术方案：

一种压电电机，包括底座以及设置于所述底座的动子和定子，所述定子包括第一振动部件、第二振动部件、第一压电叠层、第二压电叠层以及第一预紧弹簧。

所述动子通过滑轨设置于所述底座并能沿所述滑轨滑动，所述第一压电叠层、第一预紧弹簧以及第一振动部件设置于所述第二振动部件内部，所述第一振动部件与所述动子接触设置且在所述动子的滑动方向上的两侧分别与所述第一压电叠层和第一预紧弹簧连接，所述第一压电叠层远离所述第一振动部件的一侧固定于所述第二振动部件，所述第一预紧弹簧远离所述第一振动部件的一端固定于所述第二振动部件，所述第二振动部件远离所述动子的一侧与所述第二压电叠层连接。

所述第一压电叠层用于在激励信号的控制下沿平行于所述滑轨的方向伸缩以通过所述第一振动部件带动所述动子沿所述滑轨滑动，所述第一预紧弹簧用于配合所述第一压电叠层通过所述第一振动部件带动所述动子沿所述滑轨滑动，所述第二压电叠层用于在激励信号的控制下沿垂直于所述滑轨的方向伸缩以通过所述第二振动部件控制所述第一振动部件与所述动子之间的压力。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述压电电机中，所述定子还包括第二预紧弹簧、第三预紧弹簧、固定板以及挡板，所述第二振动部件远离所述动子的一侧通过所述第二预紧弹簧和第三预紧弹簧与所述固定板连接，所述第二压电叠层远离所述第二振动部件的一侧通过所述挡板固定于所述固定板。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述压电电机中，所述第二压电叠层位于所述第二预紧弹簧和所述第三预紧弹簧之间，且与所述第二预紧弹簧之间的距离和与所述第三预紧弹簧之间的距离相等。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述压电电机中，所述定子还包括第一导向块和第二导向块，所述第一压电叠层远离所述第一振动部件的一侧通过所述第一导向块与所述第二振动部件连接，所述第二压电叠层远离所述第二振动部件的一侧通过所述第二导向块与所述挡板连接。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述压电电机中，所述定子还包括配重质量块，所述配重质量块与所述固定板远离所述第二振动部件的一侧连接。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述压电电机中，所述第二振动部件为U型刚性结构，所述第一振动部件通过所述U型刚性结构的开口与所述动子接触设置。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述压电电机中，所述定子还包括第一预压板簧、第二预压板簧以及支座，所述第一预压板簧和所述第二预压板簧平行设置并通过所述支座固定于所述底座，所述第二振动部件靠近所述动子的一侧与所述第一预压板簧连接，远离所述动子的一侧与所述第二预压板簧连接。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述压电电机中，所述第一预压板簧和所述第二预压板簧在所述第一压电叠层的伸缩方向上的刚度大于在所述第二压电叠层的伸缩方向上的刚度。

在本实用新型实施例较佳的选择中，在上述压电电机中，第一振动部件远离所述动子的一侧通过柔性支撑臂与所述第二振动部件连接。

本实用新型实施例还提供了另一种压电电机，包括底座以及设置于所述底座的动子和定子。所述底座的侧板设置有凸台，所述动子通过所述凸台上的滑轨设置于所述底座并能沿所述滑轨滑动，所述定子包括第一振动部件、第二振动部件、第一压电叠层、第二压电叠层以及第一预紧弹簧。

所述第一压电叠层、第一预紧弹簧以及第一振动部件设置于所述第二振动部件内部，所述第一振动部件与所述动子接触设置且在所述动子的滑动方向上的两侧分别与所述第一压电叠层和第一预紧弹簧连接，所述第一压电叠层远离所述第一振动部件的一侧固定于所述第二振动部件，所述第一预紧弹簧远离所述第一振动部件的一端固定于所述第二振动部件，所述第二振动部件远离所述动子的一侧与所述第二压电叠层连接。

所述第一压电叠层用于在激励信号的控制下沿平行于所述滑轨的方向伸缩以通过所述第一振动部件带动所述动子沿所述滑轨滑动，所述第一预紧弹簧用于配合所述第一压电叠层通过所述第一振动部件带动所述动子沿所述滑轨滑动，所述第二压电叠层用于在激励信号的控制下沿垂直于所述滑轨的方向伸缩以通过所述第二振动部件控制所述第一振动部件与所述动子之间的压力。

本实用新型提供一种压电电机，通过设置第一压电叠层、第二压电叠层以及第一预紧弹簧，分别对第一振动部件和第二振动部件的位移输出进行控制，可以解决现有技术中因第一振动部件和第二振动部件的位移输出不能单独控制而存在压电电机定位精度低的问题，极大地提高了压电电机的可靠性和实用性。

进一步地，通过设置配重质量块，可以根据实际需求对配重质量块的质量进行调整，从而通过第二振动部件控制第一振动部件与动子之间的初始压力，实现对压电电机定位精度的调节，有效地提高了压电电机的适应能力。通过将第二振动部件设置为U型刚性结构，可以有效地提高第二振动部件的稳定性，避免因结构变形而造成位移输出精度低的问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的压电电机的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的定子的结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的定子的另一结构示意图。

图4为图3中A-A截面的剖视图。

图标：10-压电电机；100-底座；120-侧板；140-底板；200-动子；300-定子；310-第一振动部件；320-第二振动部件；330-第一压电叠层；340-第二压电叠层；350-第一预紧弹簧；360-第二预紧弹簧；370-第三预紧弹簧；380-固定板；390-挡板；410-配重质量块；420-第一导向块；430-第二导向块；450-第一预压板簧；460-第二预压板簧；470-支座。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种压电电机10，包括底座100、动子200以及定子300。所述底座100包括侧板120和底板140，所述动子200设置于所述侧板120，所述定子300设置于所述底板140。

可选地，所述动子200设置于所述侧板120的方式不受限制，所述定子300设置于所述底板140的方式不受限制，例如滑动连接、固定连接、螺纹连接、卡扣连接等。在本实施例中，所述侧板120设置有滑轨，所述动子200通过所述滑轨设置于所述侧板120并能沿所述滑轨滑动，以实现所述压电电机10的位移输出。所述定子300通过螺栓固定于所述底板140。

结合图2，在本实施例中，所述定子300可以包括第一振动部件310、第二振动部件320、第一压电叠层330、第二压电叠层340以及第一预紧弹簧350。所述第一压电叠层330、第一预紧弹簧350以及第一振动部件310设置于所述第二振动部件320内部，所述第一振动部件310与所述动子200接触设置且在所述动子200的滑动方向上的两侧分别与所述第一压电叠层330和第一预紧弹簧350连接。

进一步地，在本实施例中，所述第一压电叠层330远离所述第一振动部件310的一侧固定于所述第二振动部件320，所述第一预紧弹簧350远离所述第一振动部件310的一端固定于所述第二振动部件320，所述第二振动部件320远离所述动子200的一侧与所述第二压电叠层340连接。

所述第一压电叠层330用于在激励信号的控制下沿平行于所述滑轨的方向伸缩以通过所述第一振动部件310带动所述动子200沿所述滑轨滑动。所述第一预紧弹簧350用于配合所述第一压电叠层330通过所述第一振动部件310带动所述动子200沿所述滑轨滑动。所述第二压电叠层340用于在激励信号的控制下沿垂直于所述滑轨的方向伸缩以通过所述第二振动部件320控制所述第一振动部件310与所述动子200之间的压力。

可选地，所述第二振动部件320的具体形状结构不受限制，根据实际需求进行设置即可，例如，可以根据所述第一振动部件310、第一压电叠层330以及第一预紧弹簧350的具体设置方式进行设置。在本实施例中，所述第二振动部件320为U型刚性结构，所述第一振动部件310通过所述U型刚性结构的开口与所述动子200接触设置。

可选地，所述第一振动部件310设置于所述第二振动部件320内部的具体设置方式不受限制。在本实施例中，所述第一振动部件310远离所述动子200的一侧通过柔性支撑臂与所述第二振动部件320的底臂连接。

结合图3和图4，在本实施例中，所述定子300还可以包括第二预紧弹簧360、第三预紧弹簧370、固定板380以及挡板390。

所述第二振动部件320远离所述动子200的一侧通过所述第二预紧弹簧360和第三预紧弹簧370与所述固定板380连接，所述第二压电叠层340远离所述第二振动部件320的一侧通过所述挡板390固定于所述固定板380。

通过设置所述第二预紧弹簧360和第三预紧弹簧370，可以在所述第二压电叠层340需要缩短时，为所述第二压电叠层340提供压力从而实现缩短的目的，不用单独为所述第二压电叠层340提供驱动动力，极大地提高了压电电机10的实用性。通过设置所述配重质量块410，可以根据实际需求对所述配重质量块410的质量进行调整，从而通过所述第二振动部件320控制所述第一振动部件310与所述动子200之间的初始压力，实现对所述压电电机10定位精度的调节，有效地提高了所述压电电机10的适应能力。

可选地，所述第二预紧弹簧360和所述第三预紧弹簧370与所述第二压电叠层340之间的相对位置关系不受限制。为保证所述第二预紧弹簧360和所述第三预紧弹簧370的受力情况保持一致以避免所述第二预紧弹簧360和所述第三预紧弹簧370由于长期使用导致弹性系数存在差异，进而导致所述压电电机10定位精度下降的问题，在本实施例中，所述第二压电叠层340位于所述第二预紧弹簧360和所述第三预紧弹簧370之间，且与所述第二预紧弹簧360之间的距离和与所述第三预紧弹簧370之间的距离相等。

进一步地，在本实施例中，所述定子300还可以包括第一导向块420和第二导向块430。所述第一压电叠层330远离所述第一振动部件310的一侧通过所述第一导向块420与所述第二振动部件320连接，所述第二压电叠层340远离所述第二振动部件320的一侧通过所述第二导向块430与所述挡板390连接。

通过设置所述第一导向块420和第二导向块430，可以有效避免因所述第一压电叠层330和第二压电叠层340在伸缩方向上直接与其它部件或结构连接而在所述第一压电叠层330和第二压电叠层340发生形变时对所述第一压电叠层330和第二压电叠层340造成破坏的问题，极大地提高了压电电机10的使用寿命。

可选地，所述第一导向块420与所述第二振动部件320的连接方式不受限制，所述第二导向块430与所述挡板390的连接方式不受限制，根据实际需求进行设置即可。在本实施例中，所述第二振动部件320的侧臂设置有预紧螺栓，并通过一预紧螺栓将所述第一导向块420和第一压电叠层330固定于所述第一振动部件310的一侧。所述挡板390设置有预紧螺栓，通过该预紧螺栓挤压所述固定板380以使所述第二导向块430和所述第二压电叠层340固定于所述第二振动部件320与所述固定板380之间。

进一步地，在本实施例中，所述定子300还可以包括第一预压板簧450、第二预压板簧460以及支座470。所述第一预压板簧450和所述第二预压板簧460平行设置，并通过所述支座470固定于所述底座100，所述第二振动部件320靠近所述动子200的一侧与所述第一预压板簧450连接，远离所述动子200的一侧与所述第二预压板簧460连接。

可选地，所述第一预压板簧450和所述第二预压板簧460的刚度不受限制，根据实际需求进行设置即可。在本实施例中，所述第一预压板簧450和所述第二预压板簧460在所述第一压电叠层330的伸缩方向上的刚度大于在所述第二压电叠层340的伸缩方向上的刚度。

通过上述设置，既可以有效避免所述第一预压板簧450和所述第二预压板簧460在所述第一压电叠层330的伸缩方向上产生形变而造成动子200位移输出精度下降的问题，还能保证所述第一振动部件310可以和动子200充分接触，从而避免所述第一振动部件310无法有效带动动子200滑动的问题，极大地提高了所述压电电机10的可靠性和安全性。

本实用新型实施例还提供一种压电电机10，包括底座100以及设置于所述底座100的动子200和定子300。所述底座100的侧板120设置有凸台，所述动子200通过所述凸台上的滑轨设置于所述底座100并能沿所述滑轨滑动。所述定子300包括第一振动部件310、第二振动部件320、第一压电叠层330、第二压电叠层340以及第一预紧弹簧350。

所述第一压电叠层330、第一预紧弹簧350以及第一振动部件310设置于所述第二振动部件320内部，所述第一振动部件310与所述动子200接触设置且在所述动子200的滑动方向上的两侧分别与所述第一压电叠层330和第一预紧弹簧350连接，所述第一压电叠层330远离所述第一振动部件310的一侧固定于所述第二振动部件320，所述第一预紧弹簧350远离所述第一振动部件310的一端固定于所述第二振动部件320，所述第二振动部件320远离所述动子200的一侧与所述第二压电叠层340连接。

所述第一压电叠层330用于在激励信号的控制下沿平行于所述滑轨的方向伸缩以通过所述第一振动部件310带动所述动子200沿所述滑轨滑动。所述第一预紧弹簧350用于配合所述第一压电叠层330通过所述第一振动部件310带动所述动子200沿所述滑轨滑动。所述第二压电叠层340用于在激励信号的控制下沿垂直于所述滑轨的方向伸缩以通过所述第二振动部件320控制所述第一振动部件310与所述动子200之间的压力。

综上所述，本实用新型提供的一种压电电机10，通过设置第一压电叠层330、第二压电叠层340以及第一预紧弹簧350，分别对第一振动部件310和第二振动部件320的位移输出进行控制，可以解决现有技术中因第一振动部件310和第二振动部件320的位移输出不能单独控制而存在压电电机10定位精度低的问题，极大地提高了压电电机10的可靠性和实用性。其次，通过设置配重质量块410，可以根据实际需求对配重质量块410的质量进行调整，从而通过第二振动部件320控制第一振动部件310与动子200之间的初始压力，实现对压电电机10定位精度的调节，有效地提高了压电电机10的适应能力。通过将第二振动部件320设置为U型刚性结构，可以有效地提高第二振动部件320的稳定性，避免因结构变形而造成位移输出精度低的问题。最后，通过设置第一导向块420和第二导向块430，可以有效避免因第一压电叠层330和第二压电叠层340直接与其它部件或结构连接而在第一压电叠层330和第二压电叠层340发生形变时，对第一压电叠层330和第二压电叠层340造成破坏的问题，极大地提高了压电电机10的使用寿命。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压电电机，其特征在于，包括底座以及设置于所述底座的动子和定子，所述定子包括第一振动部件、第二振动部件、第一压电叠层、第二压电叠层以及第一预紧弹簧；

所述动子通过滑轨设置于所述底座并能沿所述滑轨滑动，所述第一压电叠层、第一预紧弹簧以及第一振动部件设置于所述第二振动部件内部，所述第一振动部件与所述动子接触设置且在所述动子的滑动方向上的两侧分别与所述第一压电叠层和第一预紧弹簧连接，所述第一压电叠层远离所述第一振动部件的一侧固定于所述第二振动部件，所述第一预紧弹簧远离所述第一振动部件的一端固定于所述第二振动部件，所述第二振动部件远离所述动子的一侧与所述第二压电叠层连接；

所述第一压电叠层用于在激励信号的控制下沿平行于所述滑轨的方向伸缩以通过所述第一振动部件带动所述动子沿所述滑轨滑动，所述第一预紧弹簧用于配合所述第一压电叠层通过所述第一振动部件带动所述动子沿所述滑轨滑动，所述第二压电叠层用于在激励信号的控制下沿垂直于所述滑轨的方向伸缩以通过所述第二振动部件控制所述第一振动部件与所述动子之间的压力。

2.根据权利要求1所述的压电电机，其特征在于，所述定子还包括第二预紧弹簧、第三预紧弹簧、固定板以及挡板，所述第二振动部件远离所述动子的一侧通过所述第二预紧弹簧和第三预紧弹簧与所述固定板连接，所述第二压电叠层远离所述第二振动部件的一侧通过所述挡板固定于所述固定板。

3.根据权利要求2所述的压电电机，其特征在于，所述第二压电叠层位于所述第二预紧弹簧和所述第三预紧弹簧之间，且与所述第二预紧弹簧之间的距离和与所述第三预紧弹簧之间的距离相等。

4.根据权利要求2所述的压电电机，其特征在于，所述定子还包括第一导向块和第二导向块，所述第一压电叠层远离所述第一振动部件的一侧通过所述第一导向块与所述第二振动部件连接，所述第二压电叠层远离所述第二振动部件的一侧通过所述第二导向块与所述挡板连接。

5.根据权利要求2所述的压电电机，其特征在于，所述定子还包括配重质量块，所述配重质量块与所述固定板远离所述第二振动部件的一侧连接。

6.根据权利要求1所述的压电电机，其特征在于，所述第二振动部件为U型刚性结构，所述第一振动部件通过所述U型刚性结构的开口与所述动子接触设置。

7.根据权利要求1所述的压电电机，其特征在于，所述定子还包括第一预压板簧、第二预压板簧以及支座，所述第一预压板簧和所述第二预压板簧平行设置并通过所述支座固定于所述底座，所述第二振动部件靠近所述动子的一侧与所述第一预压板簧连接，远离所述动子的一侧与所述第二预压板簧连接。

8.根据权利要求7所述的压电电机，其特征在于，所述第一预压板簧和所述第二预压板簧在所述第一压电叠层的伸缩方向上的刚度大于在所述第二压电叠层的伸缩方向上的刚度。

9.根据权利要求1所述的压电电机，其特征在于，第一振动部件远离所述动子的一侧通过柔性支撑臂与所述第二振动部件连接。

10.一种压电电机，其特征在于，包括底座以及设置于所述底座的动子和定子，所述底座的侧板设置有凸台，所述动子通过所述凸台上的滑轨设置于所述底座并能沿所述滑轨滑动，所述定子包括第一振动部件、第二振动部件、第一压电叠层、第二压电叠层以及第一预紧弹簧；

所述第一压电叠层、第一预紧弹簧以及第一振动部件设置于所述第二振动部件内部，所述第一振动部件与所述动子接触设置且在所述动子的滑动方向上的两侧分别与所述第一压电叠层和第一预紧弹簧连接，所述第一压电叠层远离所述第一振动部件的一侧固定于所述第二振动部件，所述第一预紧弹簧远离所述第一振动部件的一端固定于所述第二振动部件，所述第二振动部件远离所述动子的一侧与所述第二压电叠层连接；

所述第一压电叠层用于在激励信号的控制下沿平行于所述滑轨的方向伸缩以通过所述第一振动部件带动所述动子沿所述滑轨滑动，所述第一预紧弹簧用于配合所述第一压电叠层通过所述第一振动部件带动所述动子沿所述滑轨滑动，所述第二压电叠层用于在激励信号的控制下沿垂直于所述滑轨的方向伸缩以通过所述第二振动部件控制所述第一振动部件与所述动子之间的压力。