一种人字形双足驱动的直线超声电机的制作方法

本发明涉及一种直线超声电机，更具体地说涉及一种人字形双足驱动的直线超声电机。

背景技术：

超声电机是一种新型微特电机，而直线超声电机是超声电机的一种类型，其工作原理是利用压电陶瓷的逆压电效应激发出定子的超声振动(微米级)，并借助定子与动子之间的摩擦驱动动子做直线运动以及直接驱动负载输出，从而实现将电能转换成机械能。而，目前的直线超声电机普遍存在着结构复杂、体积较大，且装配加工复杂的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种人字形双足驱动的直线超声电机，其结构简单、体积较小，同时驱动控制方式简单、且能够保持较大的输出力。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种人字形双足驱动的直线超声电机，包括基台、定子、动子和装设于所述基台外的驱动电源，所述定子和所述动子并排设置，所述动子滑动装设于所述基台上，所述定子由人字形弹性体和压电陶瓷片组成，以所述人字形弹性体成夹角的一侧为内侧，相对的一侧为外侧，所述人字形弹性体的内侧与所述动子相面对，所述人字形弹性体的一臂内侧和另一臂内侧均安装有所述压电陶瓷片，两所述陶瓷片分别电连接所述驱动电源的相应输出端；所述基台上滑动安装有滑动机构，且所述滑动机构的滑动方向与所述动子的滑动方向垂直设置，所述人字形弹性体安装于所述滑动机构上，并且，所述基台上还安装有调节所述滑动机构使所述人字形弹性体的内侧与所述动子接触的调节机构；并且，所述人字形弹性体外侧的中间位置沿上下方向开设有缺口。

所述人字形弹性体的一臂外侧和另一臂外侧均安装有所述压电陶瓷片，且处于同一臂的所述压电陶瓷片为一组，两组所述压电陶瓷片分别电连接所述驱动电源的相应输出端。

所述人字形弹性体包括两弹性臂和从两所述弹性臂内侧分别延伸出的驱动足，两所述驱动足通过所述调节机构能够与所述动子接触。

两所述弹性臂之间的夹角为150-175°。

所述驱动电源具有两路独立的驱动信号，且所述驱动电源的相应输出端为信号输出端，两所述驱动信号分别与两所述信号输出端一一对应电连接，且一所述驱动信号为正弦驱动信号，另一驱动信号为余弦驱动信号；或者，两所述驱动信号均为方波驱动信号，且两所述方波驱动信号的相位差为90°。

所述基台上水平地装设有动子导轨，所述动子滑动装设于所述动子导轨内。

所述人字形弹性体通过螺栓安装于所述滑动机构上。

所述滑动机构包括相互配合的滑轨和滑块，所述滑轨装设于所述基台上，所述定子设于所述滑块上；或者，所述滑动机构包括相互配合的滑轨和滑块，所述滑轨装设于所述基台上，所述定子通过一定子底座设于所述滑块上；或者，所述滑动机构包括滑轨，所述滑轨装设于所述基台上，所述滑轨上装设有与其配合滑动的定子底座，所述定子装设于所述定子底座上。

所述调节机构包括支撑块、调节弹簧、螺杆和与所述螺杆配合的螺母，所述支撑块装设于所述基台上，所述螺杆处于所述支撑块与所述滑动机构之间，所述调节弹簧套于所述螺杆外且两端分别对应张紧于所述支撑块与所述滑动机构上，所述螺杆的一端固设于所述滑动机构上，另一端穿出所述支撑块外与所述螺母螺锁在一起。

采用上述结构后，本发明具有如下有益效果：本发明通过采用呈人字形的定子进行驱动，结构简单，驱动控制方式简单，且人字形弹性体的内侧均贴设有压电陶瓷片，确保直线超声电机的输出位移和输出力较大；同时，各部件构成的整体体积较小，更易于微小型化，且各部件的结构简单、加工难度小，连接方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的剖视图。

图3为本发明中人字形弹性体的结构示意图。

图中：

1-基台21-动子

22-动子导轨23-动子底座

31-滑轨32-滑块

4-定子41-定子底座

42-人字形弹性体421-前弹性臂

4211-前驱动足422-后弹性臂

4221-后驱动足43-压电陶瓷片

44-缺口51-支撑块

52-调节弹簧53-螺杆

54-螺母

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

一种人字形双足驱动的直线超声电机，如图1-3所示，包括基台1、动子21、定子4和驱动电源。动子21和定子4并排设置，并且，驱动电源能够输出两路独立的驱动信号。

为方便描述，以图2所示方位为本发明的参考方向。

动子21滑动装设于基台1上，具体而言，基台1的左端水平地装设有动子导轨22，且动子导轨22的导轨朝向基台1的右端，动子21装设于动子导轨22内并能够沿动子导轨22滑动。较佳地，动子导轨22通过动子底座23装设于基台1上，即动子底座23按常规方式固设于基座1的左端，动子导轨22沿水平方向固定于动子底座23的右侧面。

定子4包括人字形弹性体42和压电陶瓷片43，以人字形弹性体42成夹角的一侧为内侧，另一侧为外侧，人字形弹性体42的内侧与动子21面对面，且人字形弹性体42的一臂内侧和另一臂内侧均贴设有上述的压电陶瓷片43，并且，两压电陶瓷片43分别电连接驱动电源的相应输出端。

具体而言，人字形弹性体42包括两弹性臂和从两所述弹性臂内侧的端部延伸出的驱动足，为方便描述，两弹性臂分别为前弹性臂421和后弹性臂422，两驱动足分别为前驱动足4211和后驱动足4221。优选地，本实施例中前弹性臂421的外侧和后弹性臂422的外侧也均贴设有上述的压电陶瓷片43，且同一弹性臂上的两片压电陶瓷片43分别相背设置，以同一弹性臂上的两压电陶瓷片为一组，一组的压电陶瓷片均电连接至驱动电源的同一个相应输出端。其中，四片压电陶瓷的极化方式为d33或d31，前弹性臂421与后弹性臂422之间的夹角为150-175°。

在本发明中，前弹性臂421与后弹性臂422均由具有弹性的金属材料构成，例如45钢、紫铜、铝合金等。

基台1上还滑动安装有滑动机构，滑动机构的滑动方向与动子21的滑动方向垂直设置，且人字形弹性体42安装于此滑动机构上。

具体而言，滑动机构包括相互配合的滑轨31和滑块32，滑轨31沿垂直于动子滑动的方向固定于基台1上，定子4按常规方式设于在一定子底座41的一端上，此定子底座41以定子4所在处为左端固定于滑块31上，人字形弹性体42通过螺栓安装于定子底座41上，且人字性弹性体42可沿螺栓对称，且前弹性臂421和后弹性臂422的连接处的外侧沿上下方向开设有缺口44，以便于人字形弹性体42沿此缺口44发生形变。

在本发明中，滑动机构还可以直接将定子4设于滑块32的左端；或者，滑动机构仅有滑轨31，定子4设于在一个定子底座41的一端，且定子底座41的底面设有与滑轨31配合的底座滑块，定子底座41以定子4所在处为左端固定于滑轨31上。

基台1上还装设有调节上述滑块32使前驱动足4211和后驱动足4221均与动子21接触的调节机构。

具体而言，调节机构包括支撑块51、调节弹簧52、螺杆53和与螺杆53配合的螺母54，支撑块51固定于基台1的右端，且支撑块41的左侧面与所述滑轨面对面，所述螺杆53穿设于所述调节弹簧52内，并且所述螺杆53的两端分别固设于定子底座41上和穿出支撑块41外与螺母54螺锁在一起，此时调节弹簧52的两端分别抵顶于支撑台51和定子底座41上。装配时，首先将套设有调节弹簧52的螺杆53的一端固定于定子底座41上，另一端穿过支撑台51，此时先不栓紧螺母54，然后调节定子底座41向左或向右滑动，使得前驱动足4211和后驱动足4221均与动子21接触，而后栓紧螺母54对此接触状态进行定位，并且，此时螺母54将螺杆53固定在定子底座41的相应位置处，即，使得调节弹簧52处于某一压缩状态上，以此提供一个稳定的预压力。

驱动电源的相应输出端为信号输出端，上述驱动电源的两路独立驱动信号与两信号输出端一一对应连接，即一路驱动信号施加于一组压电陶瓷片上，另一路驱动信号施加于另一组压电陶瓷片上。在本实施例中，一路驱动信号为正弦驱动信号，另一路驱动信号为余弦驱动信号。此驱动电源的输出频率可调范围在10-100khz,输出电压峰-峰值50-350v。

在本发明中，两路独立的驱动信号还可以均为方波驱动信号，且两方波驱动信号的相位差为90°。

当直线超声电机在工作模式下，驱动电源分别施加在前驱动足4211的两片压电陶瓷片43上余弦驱动信号、在后驱动足4221的两片压电陶瓷片上正弦驱动信号，在这两驱动信号激励下，人字形弹性体4弯曲振动。在某一时刻，前驱动足4211向左抵压于动子21，后驱动足4221向左移动并与动子21脱离接触；而后下一时刻，后驱动足4221向右压抵于动子21，前驱动足4211向右移动并与动子21脱离接触。通过不断的运动：前驱动足4211向左抵压于动子21、后驱动足4221向左脱离动子21，而后后驱动足4221抵压动子21、前驱动足4221向右脱离动子21，前驱动足4211和后驱动足4221做高频微振幅运动，实现将输入的电能转换成机械能，从而通过定子4与动子21之间的摩擦使动子21沿动子导轨22做直线运动。

本发明中，驱动电源为现有常见的超声电机通用的驱动电源。

以上所述仅为本实施例的优选实施例，凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本发明的权利要求范围。