專利名稱：貼片式雙足超聲電機振子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種貼片式雙足超聲電機振子，屬于壓電超聲電機技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
壓電超聲電機利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，在弾性體中激勵出超聲頻段內(nèi)的振動，在弾性體表面特定點或特定區(qū)域形成具有特定軌跡的質(zhì)點運動，進(jìn)而通過定子、轉(zhuǎn)子之間的摩擦耦合將質(zhì)點的微觀運動轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的宏觀運動，具有低速大轉(zhuǎn)矩、無需變速機構(gòu)、無電磁干擾、響應(yīng)速度快和斷電自鎖等優(yōu)點。中國專利《復(fù)合彎振夾心式雙足直線超聲電機振子》，公開號為CN102361413A，
公開日為2012年2月22日，首次提出了一種采用同型正交彎振模態(tài)實現(xiàn)雙驅(qū)動足直線驅(qū)動的壓電超聲電機新構(gòu)型，成功的避免了設(shè)計過程中的模態(tài)簡并問題，具有結(jié)構(gòu)簡単、設(shè)計靈 活、可系列化生產(chǎn)等優(yōu)點；但是，由于采用夾心結(jié)構(gòu)，其加工、裝配較為復(fù)雜，對零件的加工精度要求很高；此外，夾心結(jié)構(gòu)也使得其微型化難于實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有夾心式雙驅(qū)動足直線驅(qū)動的壓電超聲電機存在的裝配復(fù)雜及難于微型化的問題，提供一種貼片式雙足超聲電機振子。本發(fā)明所述貼片式雙足超聲電機振子，它包括中間梁，它還包括四個安裝座、四個薄壁梁、兩個變幅桿、四片彎振壓電陶瓷片和兩個摩擦片，中間梁為橫截面為正方形的四棱柱，中間梁的兩個端面分別與ー個變幅桿的首端連接，每個變幅桿末端均設(shè)置有摩擦片，變幅桿為由首端至末端逐漸變細(xì)的塊體，中間梁的四個側(cè)壁上均設(shè)置有彎振壓電陶瓷片，中間梁的兩個相對的側(cè)壁上分別設(shè)置一對薄壁梁，組成該對薄壁梁的兩個薄壁梁的一端分別固定在中間梁的兩個端部，所述薄壁梁的另一端固定有安裝座，所述彎振壓電陶瓷片沿厚度方向極化，相互平行的兩片彎振壓電陶瓷片的極化方向相同。所述中間梁、四個薄壁梁、四個安裝座和兩個變幅桿為一體件。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明采用沿厚度方向極化的四片彎振壓電陶瓷片實現(xiàn)振子的兩個同型正交奇數(shù)階彎曲振動的激勵，由于采用同型振動模態(tài)，只需要保證振子截面的對稱性就可以滿足兩個彎振模態(tài)諧振頻率的一致，使得振子設(shè)計具備很大的靈活性。本發(fā)明采用貼片結(jié)構(gòu)，加工裝配十分簡便，對零件加工精度要求較低，且易于實現(xiàn)微型化；此外，振子中的薄壁梁可以實現(xiàn)弾性支撐和振動隔離，將安裝座與其它構(gòu)件的聯(lián)接對振子的彎曲振動模態(tài)的影響程度降到最低。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計靈活、便于實現(xiàn)微型化的優(yōu)點。


圖I為本發(fā)明所述電機振子的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為中間梁、四個薄壁梁、四個安裝座和兩個變幅桿形成的一體件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為四片彎振壓電陶瓷片的ー種極化方式的極化方向示意圖；圖4為本發(fā)明所述電機振子工作時推動動子運動的狀態(tài)不意圖，圖中7為動子,箭頭所示為動子的可運動方向。
具體實施例方式具體實施方式
一下面結(jié)合圖I至圖4說明本實施方式，本實施方式所述貼片式雙 足超聲電機振子，它包括中間梁1，它還包括四個安裝座2、四個薄壁梁3、兩個變幅桿4、四片彎振壓電陶瓷片5和兩個摩擦片6，中間梁I為橫截面為正方形的四棱柱，中間梁I的兩個端面分別與ー個變幅桿4的首端連接，每個變幅桿4末端均設(shè)置有摩擦片6，變幅桿4為由首端至末端逐漸變細(xì)的塊體，中間梁I的四個側(cè)壁上均設(shè)置有彎振壓電陶瓷片5，中間梁I的兩個相對的側(cè)壁上分別設(shè)置一對薄壁梁3，組成該對薄壁梁3的兩個薄壁梁3的一端分別固定在中間梁I的兩個端部，所述薄壁梁3的另一端固定有安裝座2，所述彎振壓電陶瓷片5沿厚度方向極化，相互平行的兩片彎振壓電陶瓷片5的極化方向相同。本實施方式所述電機振子在應(yīng)用的時候，中間梁I與驅(qū)動電源的公共端連接，圖I中，中間梁I左右兩個側(cè)面上固定的兩片彎振壓電陶瓷片5的外表面與一相驅(qū)動信號連接，中間梁I上下兩個側(cè)面上固定的兩片彎振壓電陶瓷片5的外表面與另外ー相驅(qū)動信號連接。本實施方式中，四片彎振壓電陶瓷片5設(shè)置于中間梁I的四個側(cè)面，其對應(yīng)位于振子奇數(shù)階彎曲振動的波腹位置，這使得相互平行的彎振壓電陶瓷片5交替的伸縮振動，可以有效的激勵出振子的彎曲振動。本發(fā)明所述電機振子在工作時相互平行的兩片彎振壓電陶瓷片5為一組，對其采用同相電壓進(jìn)行激勵；四片彎振壓電陶瓷片5采用頻率為振子彎振諧振頻率、相位差為+90°的兩相交流電壓信號進(jìn)行激勵；圖I中，中間梁I左右兩個側(cè)面上固定的兩片彎振壓電陶瓷片5交替的伸縮振動，會激勵出振子XOY平面內(nèi)的彎曲振動，對應(yīng)引起變幅桿4末端質(zhì)點水平方向，即OY軸方向的位移；中間梁I上下兩個側(cè)面上固定的兩片彎振壓電陶瓷片5交替的伸縮振動，會激勵出振子XOZ平面內(nèi)的彎曲振動，對應(yīng)引起變幅桿4末端質(zhì)點豎直方向，即OZ軸方向的位移；兩個彎曲振動疊加，會在兩個變幅桿4末端表面質(zhì)點產(chǎn)生同向的橢圓軌跡運動，進(jìn)而通過變幅桿末端4和動子7之間的摩擦耦合實現(xiàn)動子7的宏觀運動輸出。如果調(diào)整兩相激勵信號的相位差為-90°，可以實現(xiàn)反向驅(qū)動。本實施方式所述的貼片式雙足超聲電機振子在實際應(yīng)用時，與動子的ー種配合狀態(tài)參見圖4所示，長條形的動子的下表面與變幅桿4末端的摩擦片6摩擦連接，當(dāng)貼片式雙足超聲電機振子振動時，變幅桿4末端產(chǎn)生振動，對應(yīng)的摩擦片6與動子摩擦耦合，進(jìn)而驅(qū)動動子運動。
具體實施方式
ニ 下面結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一的進(jìn)ー步說 明，所述中間梁I、四個薄壁梁3、四個安裝座2和兩個變幅桿4為一體件。所述薄壁梁3可以實現(xiàn)弾性支撐和振動隔離的效果，能夠?qū)⒄褡优c其它構(gòu)件的聯(lián)接對振子的彎曲振動模態(tài)的影響程度降到最低。
權(quán)利要求
1.一種貼片式雙足超聲電機振子，它包括中間梁(I)，其特征在干它還包括四個安裝座(2)、四個薄壁梁(3)、兩個變幅桿(4)、四片彎振壓電陶瓷片(5)和兩個摩擦片(6)， 中間梁⑴為橫截面為正方形的四棱柱，中間梁⑴的兩個端面分別與ー個變幅桿(4)的首端連接，每個變幅桿(4)末端均設(shè)置有摩擦片出)，變幅桿(4)為由首端至末端逐漸變細(xì)的塊體， 中間梁(I)的四個側(cè)壁上均設(shè)置有彎振壓電陶瓷片(5)， 中間梁(I)的兩個相對的側(cè)壁上分別設(shè)置ー對薄壁梁(3)，組成該對薄壁梁(3)的兩個薄壁梁(3)的一端分別固定在中間梁(I)的兩個端部，所述薄壁梁(3)的另一端固定有安裝座⑵， 所述彎振壓電陶瓷片(5)沿厚度方向極化，相互平行的兩片彎振壓電陶瓷片(5)的極化方向相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的貼片式雙足超聲電機振子，其特征在干所述中間梁(I)、四個薄壁梁(3)、四個安裝座(2)和兩個變幅桿⑷為一體件。
全文摘要
貼片式雙足超聲電機振子，屬于壓電超聲電機技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有夾心式雙驅(qū)動足直線驅(qū)動的壓電超聲電機存在的裝配復(fù)雜及難于微型化的問題。它的中間梁為橫截面為正方形的四棱柱，中間梁的兩個端面分別與一個變幅桿的首端連接，每個變幅桿末端均設(shè)置有摩擦片，變幅桿為由首端至末端逐漸變細(xì)的塊體，中間梁的四個側(cè)壁上均設(shè)置有彎振壓電陶瓷片，中間梁的兩個相對的側(cè)壁上分別設(shè)置一對薄壁梁，組成該對薄壁梁的兩個薄壁梁的一端分別固定在中間梁的兩個端部，所述薄壁梁的另一端固定有安裝座，所述彎振壓電陶瓷片沿厚度方向極化，相互平行的兩片彎振壓電陶瓷片的極化方向相同。本發(fā)明適用于超聲電機制作。
文檔編號H02N2/04GK102868316SQ20121038699
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者劉英想, 陳維山, 劉軍考, 石勝君 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)