专利名称：一种夹持式双驱动足v形微型直线超声电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及超声电机领域，特别涉及一种微型直线超声电机。
背景技术：
超声电机(Ultrasonic Motor，简称USM)是利用压电材料的逆压电效应，使弹性体产生超声频率(在20kHz以上)的微观振动(微米级)，并通过摩擦或其它作用方式将这种微观振动转换成宏观运动的新型微特电机。超声电机具有体积小、重量轻、结构简单紧凑、低速大转矩、响应快、运动精度高、低噪声运行、无电磁干扰、可直接实现直线驱动、结构形式灵活多样等一系列优点，因而发展迅速，应用前景广阔。超声电机按其运动形式分类，可分为旋转型和直线型两类。近几年来直线型超声电机的发展十分迅速，在微小型精密驱动系统中有代替电磁型直线电机的趋势。直线型超声电机主要由定子和动子两部分构成，其中在定子结构中如何将叠堆压电陶瓷(由一组压电陶瓷片与相应数量的电极片组装的整体)与定子弹性体连接成一体是这类电机制造中的关键技术。因为它直接关系到电机的最大输出功率、效率和疲劳寿命。目前，叠堆压电陶瓷与定子弹性体的连接一般采用粘接方式来实现。由于微型直线超声电机的体积很小，比如叠堆压电陶瓷的外形长X宽X高仅为3X3X 2mm，而且粘接时还需要施加一定压力，因此很难保证受力均勻以及粘接牢固度等要求。
发明内容本实用新型提供一种夹持式双驱动足V形微型直线超声电机，旨在解决这种类型的超声电机中叠堆压电陶瓷定子弹性体之间的连接问题。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种夹持式双驱动足V形微型直线超声电机，包括动子和定子，动子为一直线导轨，其创新在于定子主要由驱动头、底座和两个叠堆压电陶瓷组成，驱动头由一左右对称的“V”形块构成，“V”形块的两臂交汇处作为定子的作用端，作用端上设有一平面，该平面垂直于“V”形块的左右对称线，在所述平面上凸起设置两个足部，这两个足部以“V”形块的左右对称线为中心在左右两侧对称布置， “V”形块的两臂中一个臂的自由端设有第一夹持面，另一个臂的自由端设有第三夹持面；底座在相对驱动头的连接处设有一 “V”形缺口，“V”形缺口以所述左右对称线为中心左右对称，“V”形缺口的两个侧面中一个侧面作为第二夹持面，另一个侧面作为第四夹持面，所述第一夹持面与第二夹持面平行，并形成第一对夹持面，第三夹持面与第四夹持面平行，并形成第二对夹持面，两个叠堆压电陶瓷中一个叠堆压电陶瓷布置在第一对夹持面中，另一个叠堆压电陶瓷布置在第二对夹持面中；有一拉紧螺栓沿所述左右对称线将驱动头和两个叠堆压电陶瓷与底座压紧连接成一体。上述技术方案中的有关内容解释如下1.上述方案中，所述“左右”是指图1所示的横向。2.上述方案中，所述“叠堆压电陶瓷”是市售的专用于微型超声电机振子组件，它是由一组压电陶瓷片与相应数量的电极片组装在一起的部件，比如由五个压电陶瓷片和六个电极片组成，其中，第一个压电陶瓷片与第二个压电陶瓷片正极相对，第二个压电陶瓷片与第三个压电陶瓷片负极相对，第三个压电陶瓷片与第四个压电陶瓷片正极相对，第四个压电陶瓷片与第五个压电陶瓷片负极相对。或者反过来，第一个压电陶瓷片与第二个压电陶瓷片负极相对，第二个压电陶瓷片与第三个压电陶瓷片正极相对，第三个压电陶瓷片与第四个压电陶瓷片负极相对，第四个压电陶瓷片与第五个压电陶瓷片正极相对。而电极片 6则一隔一夹放在各压电陶瓷片之间形成高频交流激励电极。然后将它们叠压成整体。最终在叠堆压电陶瓷上具有一对用于连接的平行端面。3.上述方案中，所述第一夹持面垂直于自身所处臂的轴线；第三夹持面垂直于自身所处臂的轴线。本实用新型的设计原理和效果是针对双驱动足形式的V形驱动头结构，在底座相对驱动头的连接处设置一 “V”形缺口，利用V形驱动头两臂由自端的端面与“V”形缺口的两个侧面形成第一对夹持面和第二对夹持面，然后将两个叠堆压电陶瓷布置在两对夹持面之间，最后通过拉紧螺栓沿左右对称线将驱动头和两个叠堆压电陶瓷与底座压紧连接成一体。本方案的压紧连接方式的优点是1.压紧连接稳定可靠，压紧力的大小可以通过拉紧螺栓的旋转来调节；2.结构简单，组装方便；3.由于V形驱动头和“V”形缺口均为左右对称设计，而且拉紧螺栓作用在左右对称线上，所以从理论上保证了两个叠堆压电陶瓷的受力均勻。
附图1为本实用新型结构示意图。以上附图中1.驱动头；2.叠堆压电陶瓷；3.拉紧螺杆；4.螺母；5.螺杆；6.垫片；7.底座；8.足部；9.直线导轨。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述实施例一种夹持式双驱动足V形微型直线超声电机如附图1所示，该微型直线超声电机包括动子和定子，动子为一直线导轨9，定子主要由驱动头1、底座7和两个叠堆压电陶瓷2组成。其中，驱动头1由一左右对称的“V” 形块构成，“V”形块的两臂交汇处作为定子的作用端，作用端上设有一平面，该平面垂直于 “V”形块的左右对称线。在所述平面上凸起设置两个足部8，这两个足部8以“V”形块的左右对称线为中心在左右两侧对称布置。“V”形块的两臂中一个臂的自由端设有第一夹持面， 另一个臂的自由端设有第三夹持面，其中，第一夹持面垂直于自身所处臂的轴线，第三夹持面垂直于自身所处臂的轴线。底座7在相对驱动头1的连接处设有一“V”形缺口，“V”形缺口以所述左右对称线为中心左右对称，“V”形缺口的两个侧面中一个侧面作为第二夹持面， 另一个侧面作为第四夹持面。所述第一夹持面与第二夹持面平行，并形成第一对夹持面；第三夹持面与第四夹持面平行，并形成第二对夹持面。两个叠堆压电陶瓷2中一个叠堆压电陶瓷2布置在第一对夹持面中，另一个叠堆压电陶瓷2布置在第二对夹持面中，叠堆压电陶瓷2上具有一对用于连接的平行端面。有一拉紧螺栓3沿所述左右对称线将驱动头1和两
4个叠堆压电陶瓷2与底座7压紧连接成一体。具体是驱动头1和底座7沿左右对称线开设有通孔，拉紧螺栓3穿过通孔用螺母4形成压紧连接。底座7上还设有两个螺杆5和一个垫片6，每个螺杆5上可以穿套压紧弹簧。螺杆5、垫片6以及弹簧的作用是用来连接动子与定子。工作时，当V型振子驱动头的纵共振频率与弯曲共振大体相等并采用相位差为90 度的两相交变电压激振时，驱动头的纵向振动(上下方向振动)和弯曲振动(水平方向振动) 相互耦合，从而形成足部前端的椭圆运动，使动子作直线运动。本实施例微型超声直线电机使用的叠堆压电陶瓷的外形尺寸是3 X 3 X 2mm。由于叠堆压电陶瓷的尺寸较小，传统连接方式是采用粘接方法使得叠堆压电陶瓷与定子弹性体连接在一起。但使用粘接方法时，由于电机定子驱动头的头部尺寸很小，难以施加预压力， 导致粘结不牢，影响电机性能。针对这一问题，本方案采用螺栓或螺杆将V形驱动头和叠堆压电陶瓷(振子)与底座连接成一体。这种夹紧连接方式方便可靠，可以实现装配自动化。上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。 凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种夹持式双驱动足V形微型直线超声电机，包括动子和定子，动子为一直线导轨 (9)，其特征在于定子主要由驱动头(1)、底座(7)和两个叠堆压电陶瓷(2)组成，驱动头 (1)由一左右对称的“V”形块构成，“V”形块的两臂交汇处作为定子的作用端，作用端上设有一平面，该平面垂直于“V”形块的左右对称线，在所述平面上凸起设置两个足部(8)，这两个足部(8)以“V”形块的左右对称线为中心在左右两侧对称布置，“V”形块的两臂中一个臂的自由端设有第一夹持面，另一个臂的自由端设有第三夹持面；底座(7)在相对驱动头(1)的连接处设有一 “V”形缺口，“V”形缺口以所述左右对称线为中心左右对称，“V”形缺口的两个侧面中一个侧面作为第二夹持面，另一个侧面作为第四夹持面，所述第一夹持面与第二夹持面平行，并形成第一对夹持面，第三夹持面与第四夹持面平行，并形成第二对夹持面，两个叠堆压电陶瓷(2)中一个叠堆压电陶瓷(2)布置在第一对夹持面中，另一个叠堆压电陶瓷(2)布置在第二对夹持面中；有一拉紧螺栓(3)沿所述左右对称线将驱动头(1) 和两个叠堆压电陶瓷(2)与底座(7)压紧连接成一体。
2.根据权利要求1所述的直线超声电机，其特征在于所述第一夹持面垂直于自身所处臂的轴线；第三夹持面垂直于自身所处臂的轴线。
3.根据权利要求1所述的直线超声电机，其特征在于所述叠堆压电陶瓷(2)上具有一对用于连接的平行端面。
专利摘要一种夹持式双驱动足V形微型直线超声电机，针对双驱动足形式的V形驱动头结构，在底座相对驱动头的连接处设置一“V”形缺口，利用V形驱动头两臂由自端的端面与“V”形缺口的两个侧面形成第一对夹持面和第二对夹持面，然后将两个叠堆压电陶瓷布置在两对夹持面之间，最后通过拉紧螺栓沿左右对称线将驱动头和两个叠堆压电陶瓷与底座压紧连接成一体。本方案优点是1.压紧连接稳定可靠，压紧力的大小可以通过拉紧螺栓的旋转来调节；2.结构简单，组装方便；3.由于V形驱动头和“V”形缺口均为左右对称设计，而且拉紧螺栓作用在左右对称线上，所以从理论上保证了两个叠堆压电陶瓷的受力均匀。
文档编号H02N2/04GK202261078SQ20112037527
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者孙春华, 李志荣, 汪红兵, 许海, 陶亦亦 申请人:苏州市职业大学