一种用于泥泞环境行走的超声电机及使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于泥泞环境行走的超声电机，包括振动体和压电陶瓷，及为压电陶瓷提供交流电的驱动器，所述的振动体为T型薄片，T型薄片的横梁5上表面贴有一块压电陶瓷片1，压电陶瓷片1的极化方向为负极与T型薄片粘结；压电陶瓷片2极化方向与压电陶瓷片3的方向相反，压电陶瓷片2极化方向负极与T型薄片粘结，压电陶瓷片3则是正极与T型薄片粘结。本发明利用压电陶瓷逆压电效应驱动超声电机，并将泥泞环境作为定子，超声电机本体为动子，结构简单，体积小，除了直线运动外，还可以在垂直方向移动，从而调整超声电机前进方向，在泥泞中到达任意位置。与用电磁电机相比较，体积小，无电磁干扰。
【专利说明】一种用于泥泞环境行走的超声电机及使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗器械【技术领域】，具体的说，本发明涉及一种用于泥泞环境行走的超声电机及使用方法。
【背景技术】
[0002]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，在弹性体表面的点或者特定区域形成具有特定规矩的运动，进而使得弹性体或者与弹性体接触的物体进行运动(运动部分称为动子或者转子，静止部分称为定子)。
[0003]专利200910306062.4的t型直线超声电机振子，其结构是用变幅杆，利用压电陶瓷D33效应夹持压电陶瓷进行工作。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种用于泥泞环境可以直线移动和转向的超声电机。它体积小，可以在泥泞中行走，并且可以调整行走方向。可以搭载配合医疗仪器用于进行肠胃检查和手术，可以由被检查人自行排出体外，减少痛苦。
[0005]本发明提供的技术方案是:一种用于泥泞环境行走的超声电机，包括振动体和压电陶瓷，及为压电陶瓷提供交流电的驱动器，所述的振动体为T型薄片，T型薄片的横梁5上表面贴有一块压电陶瓷片I，T型薄片的竖片4表面上分别贴有压电陶瓷片2和压电陶瓷片3，压电陶瓷片2靠近T型薄片的横梁5的1/3处，压电陶瓷片3离T型薄片的横梁5的3/2处；压电陶瓷片2和压电陶瓷片3的宽度与T型薄片的竖片4的宽度相同，长度为T型薄片的竖片4长度的1/4长；压电陶瓷片I的极化方向为负极与T型薄片粘结；压电陶瓷片2极化方向与压电陶瓷片3的方向相反，压电陶瓷片2极化方向负极与T型薄片粘结，压电陶瓷片3则是正极与T型薄片粘结。
[0006]本发明还提供了一种用于泥泞环境行走的超声电机的使用方法，当超声电机需要向前后直线运动时，压电陶瓷片I和压电陶瓷片2上通过正弦交流电压E1 = Vsin(Wlt)，在压电陶瓷片3上施加E2 = Vcos (W1O , T型薄片的竖片4方向上产生2阶振动，T型薄片的横梁5上产生前后振动，在T型薄片的横梁5两端产生沿竖片4上的椭圆运动，使超声电机产生竖片4方向上运动；
[0007]当需要超声电机产生左右运动时，则在压电陶瓷片I上施加正弦交流电压E3 =Vsin (w2t)，使得在T型薄片的横梁5上产生2阶振动，在压电陶瓷片2和压电陶瓷片3上施加E4 = Vcos (w2t)电压,使得T型薄片的横梁5产生横向伸缩，使得T型薄片的横梁5两端产生沿T型薄片的横梁5上的椭圆运动，使得超声电机在横向上产生运动；其中，E1为频率为W1、电压为V伏的正弦交流电压，E2为频率为W1、电压为V伏的余弦交流电压，E3为频率为W2、电压为V伏的正弦交流电压，E4为频率为W2、电压为V伏的余弦交流电压，V为交流电压的幅值，W1为El，E2交流电压的频率，W2为E3，E4交流电压的频率，t为时间。
[0008]本发明的有益效果是:
[0009]本发明利用压电陶瓷逆压电效应驱动超声电机，并将泥泞环境作为定子，超声电机本体为动子，结构简单，体积小，除了直线运动外，还可以在垂直方向移动，从而调整超声电机前进方向，在泥泞中到达任意位置。与用电磁电机相比较，体积小，无电磁干扰。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中:
[0011]图1是本发明超声电机结构示意图；
[0012]图2是本发明的T型超声电机竖片方向(X-Z方向)上二阶模态；
[0013]图3是本发明T型超声电机横梁方向(y_z方向)上二阶模态；
[0014]图4是横梁两端椭圆运动(y-ζ方向)使得超声电机在沿竖片(y方向)运动的示意图；
[0015]图5是横梁两端椭圆运动(x-z方向)使得超声电机在沿横梁(X方向)运动的示意图。
【具体实施方式】
[0016]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0017]参考图1，如图1所示，本发明的一种用于泥泞环境行走的超声电机，包括振动体和压电陶瓷，及为压电陶瓷提供交流电的驱动器，所述的振动体为T型薄片，T型薄片的横梁5上表面贴有一块压电陶瓷片1，T型薄片的竖片4表面上分别贴有压电陶瓷片2和压电陶瓷片3，压电陶瓷片2靠近T型薄片的横梁5的1/3处，压电陶瓷片3离T型薄片的横梁5的3/2处；压电陶瓷片2和压电陶瓷片3的宽度与T型薄片的竖片4的宽度相同，长度为T型薄片的竖片4长度的1/4长；压电陶瓷片I的极化方向为负极与T型薄片粘结；压电陶瓷片2极化方向与压电陶瓷片3的方向相反，压电陶瓷片2极化方向负极与T型薄片粘结，压电陶瓷片3则是正极与T型薄片粘结。
[0018]当需要该超声电机前后直线运动时，运动是有T型薄片的横梁的两端做椭圆运动，这时是压电陶瓷I受到正弦电压激励，使得横片产生前后运动，同时压电陶瓷片2和3分别受到相位相差90°正弦电压激励，使得T型竖片工作在二阶模态上，此时横梁的两端在前后方向上合成椭圆运动，使得该电机能向前运动。
[0019]当需要该超声电机向左右运动时，要改变三块压电陶瓷的驱动频率，使得横片横向工作在二阶模态上，这时横向的两端在左右合成椭圆运动，使得该电机向左右运动。
[0020]其预压力由电机本体自身重量提供。
[0021]本发明的超声电机需要向前后直线运动时，压电陶瓷片I和压电陶瓷片2上通过正弦交流电压E1 = Vsin (W1O ,在压电陶瓷片3上施加E2 = Vcos (w^),本例中为38khz,使得T型薄片的竖片4方向上产生2阶振动(如图2所示出)，T型薄片的横梁5上产生前后振动，在T型薄片的横梁5两端产生沿竖片4(y-z方向)上的椭圆运动，使超声电机产生竖片4方向上运动，如图4所示出的。
[0022]当需要超声电机产生左右运动时，则在压电陶瓷片I上施加正弦交流电压E3 =Vsin (w2t)，使得在T型薄片的横梁5上产生2阶振动(如图3所示出)，在压电陶瓷片2和压电陶瓷片3上施加E4 = Vcos (w2t)电压，使得T型薄片的横梁5产生横向伸缩，使得T型薄片的横梁5两端产生沿T型薄片的横梁5(x-z方向)上的椭圆运动，使得超声电机在横向上产生运动，如图5所示出的。
[0023]以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.一种用于泥泞环境行走的超声电机，包括振动体和压电陶瓷，及为压电陶瓷提供交流电的驱动器，其特征在于，所述的振动体为I型薄片，I'型薄片的横梁(5)上表面贴有一块压电陶瓷片(1),1型薄片的竖片(4)表面上分别贴有压电陶瓷片(2)和压电陶瓷片(3),压电陶瓷片⑵靠近I型薄片的横梁⑶的1/3处，压电陶瓷片⑶离I型薄片的横梁(5)3/2处；压电陶瓷片(2)和压电陶瓷片(3)的宽度与I型薄片的竖片(4)的宽度相同，长度为！'型薄片的竖片(4)长度的1/4长；压电陶瓷片(1)的极化方向为负极与I型薄片粘结；压电陶瓷片(2)极化方向与压电陶瓷片(3)的方向相反，压电陶瓷片(2)极化方向负极与I'型薄片粘结，压电陶瓷片(3)则是正极与I型薄片粘结。
2.一种如权利要求1所述的一种用于泥泞环境行走的超声电机的使用方法，其特征在于， 当超声电机需要向前后直线运动时，压电陶瓷片(1)和压电陶瓷片(2)上通过正弦交流电压4 = ^ 8111(?^)，在压电陶瓷片⑶上施加22 = V 008 (^1:), I'型薄片的竖片⑷方向上产生2阶振动，I'型薄片的横梁(5)上产生前后振动，在I型薄片的横梁(5)两端产生沿竖片(4)上的椭圆运动，使超声电机产生竖片(4)方向上运动； 当需要超声电机产生左右运动时，则在压电陶瓷片(1)上施加正弦交流电压23 二乂8111(^0，使得在I型薄片的横梁(5)上产生2阶振动，在压电陶瓷片(2)和压电陶瓷片(3)上施加24 = V 008 (^1:)电压，使得了型薄片的横梁(5)产生横向伸缩，使得了型薄片的横梁(5)两端产生沿I型薄片的横梁(5)上的椭圆运动，使得超声电机在横向上产生运动；其中， 4为频率为[、电压为V伏的正弦交流电压，22为频率为[、电压为V伏的余弦交流电压，23为频率为切2、电压为V伏的正弦交流电压，24为频率为切2、电压为V伏的余弦交流电压，V为交流电压的幅值，％为21、22交流电压的频率，12为23、24交流电压的频率，1:为时间。
【文档编号】H02N2/04GK104362894SQ201410614544
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】郑伟, 赵淳生 申请人:福建工程学院