基于准田字形压电振子驱动的平面电机及驱动方法与流程

文档序号:12488669阅读:来源:国知局

技术特征:

1.基于准田字形压电振子驱动的平面电机,包括定子组件、动子组件、支座组件和预紧组件,其特征在于,采用准田字形定子组件,且通过预紧组件与支座组件连接;动子组件分别连接定子组件和支座组件。

2.如权利要求1所述的基于准田字形压电振子驱动的平面电机,其特征在于,准田字形定子组件包括金属基体板、压电陶瓷组件和驱动足;金属基体板包括左围杆、右围杆、前围杆和后围杆以及十字板架,十字板架的四端分别与左围杆、右围杆、前围杆和后围杆采用柔性铰链连接,十字板架中心钻有定位孔,各围杆芯部均开有调整通孔;压电陶瓷组件包括粘贴于各围杆上、下表面及外侧的12片压电陶瓷片;驱动足设置于各围杆上表面两端,驱动足高度大于各压电陶瓷片厚度,且驱动足顶端涂敷摩擦材料。

3.如权利要求2所述的基于准田字形压电振子驱动的平面电机,其特征在于,准田字形定子组件具有三种振动模态,分别是左、右围杆的面内一阶弯曲振动模态,前、后围杆的面内一阶弯曲振动模态,四根围杆面外一阶对称弯曲振动模态。

4.如权利要求2所述的基于准田字形压电振子驱动的平面电机,其特征在于,十字板架端口与各围杆连接处均开有方槽,用于安装柔性铰链;各围杆及十字板架各端的横截面均为矩形或正方形。

5.如权利要求3所述的基于准田字形压电振子驱动的平面电机,其特征在于,动子组件包括平面滑板、十字护珠板和若干滚珠;平面滑板上开设十字滑槽,槽宽大于滚珠直径;沿十字护珠板横向纵向各开有一排通孔与十字滑槽对应,通孔孔径小于滚珠直径;若干滚珠装入十字滑槽内,十字护珠板盖在平面滑板上,滚珠数量及位置与十字护珠板上通孔相对应,在十字护珠板和平面滑板的中心用螺钉固定,滚珠部分表面暴露于通孔之外;动子组件连接驱动足。

6.如权利要求5所述的基于准田字形压电振子驱动的平面电机,其特征在于,支座组件包括机盒、盖板、定位销、凸台、4个定位块和定子挡架;机盒为长方体,包括底板和四周围板;底板中心钻有螺纹通孔,定位销安放在螺纹通孔中,并拧入紧定螺钉,定位销穿过十字板架的定位孔用于定子组件的安装定位;凸台安装于定位销周围;4个定位块用螺钉固定在底板上,每个定位块两相邻外侧面上各设置一圆弧凸起,圆弧凸起分别轻压在左围杆、右围杆、前围杆和后围杆的内侧,形成线接触连接,各定位块与对应围杆的接触点在各围杆的面内一阶弯曲振动节点处;定子挡架卡住十字板架中心,并通过螺钉固定于底板上,且定子挡架与十字板架之间采取润滑接触;盖板用螺钉固定在机盒的四周围板结合处,盖板采用矩框形结构;底板靠近四周围板处钻有四个安装通孔;盖板与滚珠连接构成滚动副。

7.如权利要求6所述的基于准田字形压电振子驱动的平面电机,其特征在于,预紧组件包括碟形弹簧和至少一个环形垫圈;环形垫圈安放在凸台之上,碟形弹簧压在环形垫圈上,金属基体板压在碟形弹簧上。

8.如权利要求2所述的基于准田字形压电振子驱动的平面电机,其特征在于,金属基体板选用磷青铜材料,压电陶瓷片采用PZT8。

9.如权利要求3所述的基于准田字形压电振子驱动的平面电机,其特征在于,12片压电陶瓷片分成内激励陶瓷组和面外弯曲振动激励陶瓷组;粘贴于各围杆外侧的压电陶瓷片为面内激励陶瓷组,粘贴于各围杆上下表面的压电陶瓷片为面外弯曲振动激励陶瓷组;面内激励陶瓷组中置于左、右围杆外侧的为x向振动激励陶瓷片,置于前、后围杆外侧的为y向振动激励陶瓷片;各围杆上的面外弯曲振动激励陶瓷片粘贴在各围杆的面外一阶对称弯曲振动模态的波峰或波谷处;x向振动激励陶瓷片以及y向振动激励陶瓷片分别粘贴在左、右围杆,前、后围杆的面内一阶弯曲振动模态波峰或波谷处。

10.如权利要求9所述的基于准田字形压电振子驱动的平面电机,其特征在于,x向振动激励陶瓷片,y向振动激励陶瓷片,面外弯曲振动激励陶瓷片均沿其厚度指向围杆表面的方向进行压电极化,各激励陶瓷片与金属基体板接触的电极接地。

11.基于准田字形压电振子驱动的平面电机的驱动方法,其特征在于,包括以下步骤,

(1)选取准田字形定子组件的三种振动模态作为其工作模态,分别是左、右围杆的面内一阶弯曲振动模态,前、后围杆的面内一阶弯曲振动模态,四根围杆面外一阶对称弯曲振动模态三种工作模态;

(2)通过激发定子组件三种工作模态的共振或近共振,驱使其左、右围杆,前、后围杆上的驱动足分别沿xOz、yOz面做椭圆轨迹运动,进而推动动子组件沿x、y向移动;

(3)定子组件的三种工作模态的固有频率相等或尽可能趋于一致;定子组件结构尺寸须满足使三种工作模态频率处在超声频域之内;

(4)定子组件左、右围杆面内一阶弯曲振动模态共振用于推动动子组件沿x向移动;定子组件前、后围杆的面内一阶弯曲振动模态共振用于推动动子组件沿y向移动;面外一阶对称弯曲振动模态共振实现左、右围杆,前、后围杆与动子组件的交替接触和分离,保证x、y向运动的实现。

12.如权利要求11所述的基于准田字形压电振子驱动的平面电机的驱动方法,其特征在于,步骤(2)所述激发定子组件三种工作模态的共振或近共振包括左、右围杆的面内一阶弯曲振动模态共振或近共振,采用在x向振动激励陶瓷片上施加幅值为150~300V的交变正弦电功率信号进行激励;前、后围杆面内弯曲振动模态共振或近共振,采用在y向振动激励陶瓷片上施加幅值为150~300V的同频交变正弦电功率信号进行激励;面外一阶对称弯曲振动模态共振或近共振,采用在面外弯曲振动激励陶瓷片上施加幅值为150~300V的同频交变余弦电功率信号激发;施加在各压电陶瓷片上的交变电功率信号的驱动频率尽可能接近三种工作模态的固有频率。

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