W及连接臂；所述固定部呈"口"设置，包括横直段 W及连接在横直段两端的竖直段；固定部的竖直段纵向开设贯穿的安装孔，且固定部的横 直段在端部分别连接有一连接臂，各连接臂皆设置有用于与芯板1配合连接的连接部a ;上 夹持件3固定部的竖直段与下夹持件4固定部的竖直段相背设置，且上夹持件3、下夹持件 4通过穿过安装孔的螺纹连接组件锁紧；为了增大电机的性能，W及便于调整预压力，本实 用新型所述压电复合振子为两对，由四组压电复合振子共同作用，因此，连接臂与固定部的 竖直段形成T形状，使得两对压电复合振子分设在固定部的两侧，两两相对地设置在夹持 装置上，所述圆杆5设置在上夹持装置和下夹持装置中间，并与四组压电复合振子上的V形 槽1. 1接触；所述连接部a、连接部b为配合使用的凸起1. 2、插槽结构，其中：所述凸起1. 2 设置在芯板1上，而插槽则开设在连接臂上，且凸起1. 2为矩形块，而插槽为与矩形块适配 的矩形槽。为了调节预压力，在连接螺栓7的端部设置了一个弹黃片8,如图7所示，该样 一来可W通过调节预压力来控制电机的运动速度。所述弹黃片8,如图7所示，为半环形结 构，并在两侧分别设置有一个安装槽8. 1。具体地说，本实用新型所述的上夹持件3,如图4 所示，其连接臂上的插槽为上插槽3. 2,固定部上的安装孔为螺纹孔3. 1，端部采用垫片6 ; 下夹持件44,如图5所示，其连接臂上的插槽为下插槽4. 2,固定部上的安装孔为通孔4. 1， 端部采用弹黃片8。
[0031] 本实用新型通过对四组压电复合振子施加同频、同向、同型的正向银齿波信号，女口 图8所示，激励其产生二阶弯曲振动。通过对矩形压电复合振子的模态分析，可知在V形槽 1. 1位置的振动振幅最大，该也是设置V形槽1. 1的原因。同时两个凸起1. 2处在矩形压电 复合振子的二阶振动模态的节线上，因此可用于其固定安装。正向银齿波信号在0至的一 个周期内分为两个过程，其中0至为上升信号段，至为下降信号段，并且f〇 > r, - r〇。 由此，下降信号段是一个睹落的过程。在电机工作的整个激励过程中，银齿波信号的幅值都 大于等于0。压电复合振子驱动圆杆5在一个激励周期内的工作过程如图9所示，在0至 时间段内，上升信号从0增加到最大幅值激励，压电复合振子开始从平衡位置运动到二阶 弯振最大处，V形槽1. 1由于压电复合振子的弯振而向前运动，在该一阶段，圆杆5与V形 槽1. 1接触，由于静摩擦力作用，因此圆杆5与压电复合振子处于接触并抱紧的状态，并且 圆杆5随着压电复合振子向前弯曲变形而向前直线运动；至^-_时间段内，睹落的下降信 号从最大幅值快速降低至0,压电复合振子快速从二阶弯振最大处回复至平衡位置，V形槽 1. 1由于压电复合振子的弯振而快速向后运动，而此时圆杆5由于惯性作用继续保持向前 直线运动，因此压电复合振子与圆杆5处于非抱紧状态且运动方向相反，该一过程中，圆杆 5的惯性力克服摩擦力做功而减速向前运动。由于一个周期内的激励信号分为两个不同变 化段，因此圆杆5的运动速度是不等的。当下一个上升信号施加时，圆杆5又重复上述的运 动过程，因此只要激励信号不发生幅值、相位的变化，圆杆5将一直向前直线运动。当施加 负向银齿波信号时，圆杆5将做相反方向的直线运动。
[0032] 通过四组压电复合振子的共同作用，圆杆5的运动速度、输出力矩W及运动精度 都得到了大大的提升，能满足微型作动情况下的高速度、高精度和大力矩的需求。同时，对 于复合激励信号要求的方波信号或者其他类型的激励信号都可W作为激励信号来驱动圆 杆5实现双向的直线运动。
[0033] 根据实际应用需求，可W将圆杆5固定，定子部分(夹持装置及其上的复合压电振 子）作为运动部件，或者将定子部分固定，圆杆5作为运动部件。两者均能实现双向的直线 运动。
【主权项】
1. 一种惯性式压电超声电机，包括压电复合振子、夹持装置和圆杆，其特征在于，所述 压电复合振子成对设置，前述成对设置的两个压电复合振子，分别为第一压电复合振子、第 二压电复合振子，对称地分设在圆杆轴线两侧；所述压电复合振子包括芯板以及两片压电 陶瓷片，所述的两片压电陶瓷片分别粘贴在芯板处于厚度方向上的内外两侧面，芯板安装 在夹持装置中，而圆杆则与第一压电复合振子的芯板、第二压电复合振子的芯板之间所形 成的夹持安装部相接触；压电陶瓷片与相应的激励电源连接。
2. 根据权利要求1所述惯性式压电超声电机，其特征在于，所述夹持装置包括两个分 体设置的夹持件，分别为上夹持件、下夹持件；各夹持件包括固定部以及连接臂；所述固定 部呈"门"设置，包括横直段以及连接在横直段两端的坚直段；固定部的坚直段纵向开设贯 穿的安装孔，且固定部的横直段在端部分别连接有一连接臂，各连接臂皆设置有用于与芯 板配合连接的连接部a ;上夹持件固定部的坚直段与下夹持件固定部的坚直段相背设置， 且上夹持件、下夹持件通过穿过安装孔的螺纹连接组件锁紧。
3. 根据权利要求2所述惯性式压电超声电机，其特征在于，所述芯板，为一矩形板，在 其长度方向的一个侧边的中部位置开设夹持槽，在所述夹持槽的两侧对称地设置一个与连 接部a配合的连接部b ;所述芯板、夹持件之间通过连接部a、连接部b之间的配合连接而连 成一体；所述夹持安装部通过第一压电复合振子芯板上的夹持槽和第二压电复合振子芯板 上的夹持槽构成。
4. 根据权利要求3所述惯性式压电超声电机，其特征在于，所述夹持槽呈V形。
5. 根据权利要求3所述惯性式压电超声电机，其特征在于，所述连接部a、连接部b为 配合使用的凸起、插槽结构。
6. 根据权利要求5所述惯性式压电超声电机，其特征在于，所述凸起设置在芯板上，而 插槽则开设在连接臂上。
7. 根据权利要求3所述惯性式压电超声电机，其特征在于，所述压电复合振子为两对， 所述连接臂与固定部的坚直段形成T形状；两对压电复合振子分设在固定部的两侧。
8. 根据权利要求3所述惯性式压电超声电机，其特征在于，所述上夹持件、下夹持件的 两侧坚直段端部之间均通过一垫片连接。
9. 根据权利要求8所述惯性式压电超声电机，其特征在于，所述上夹持件、下夹持件所 配装的垫片中，有一片为弹簧片，且配装弹簧片的夹持件的坚直段所开设的安装孔为通孔， 而另一夹持件的坚直段所开设的安装孔为螺纹孔。
【专利摘要】本实用新型公开了一种惯性式压电超声电机，包括压电复合振子、夹持装置和圆杆，所述压电复合振子成对设置，前述成对设置的两个压电复合振子，分别为第一压电复合振子、第二压电复合振子，对称地分设在圆杆轴线两侧；所述压电复合振子包括芯板以及分别粘贴在芯板两侧面的两片压电陶瓷片，芯板安装在夹持装置中，圆杆通过第一压电复合振子的芯板与第二压电复合振子的芯板之间所形成的夹持安装部夹持固定。因此，不仅具有结构简单、大力矩、高速度、高精度、大行程、易于控制、方便使用等优点，而且易于加工和实现微型化，可用于手机、相机、显微镜等仪器设备的聚焦系统或者精密器械的驱动部分。
【IPC分类】H02N2-04, H02N2-02
【公开号】CN204361934
【申请号】CN201420753510
【发明人】赵淳生, 皮奥特尔·瓦西尔耶夫, 王亮, 杨颖 , 王寅, 金家楣, 谢尔盖·鲍罗廷, 达柳斯·马泽卡
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月5日