專利名稱：小型直線超聲電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的小型直線超聲電機屬微電機領(lǐng)域中的超聲電機。
背景技術(shù)：
超聲電機是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)和超聲振動的新型微電機。直線超聲電機屬于駐波型超聲電機的一種。該種電機除具有超聲電機所具有的結(jié)構(gòu)緊湊、運行安靜、具有較大的推力/體積比、易于定位及調(diào)速控制等優(yōu)點外，還具有結(jié)構(gòu)簡單、通過楔塊壓緊的方式安裝壓電陶瓷，定、動子間預(yù)緊力可調(diào)、安裝方便等特點。
發(fā)明說明本發(fā)明的目的在于研制出一種結(jié)構(gòu)更簡單、體積更小、效率高、推力大、安裝方便，應(yīng)用范圍更加廣泛的新型的小型直線超聲電機。
為實現(xiàn)上述目的，本小型直線超聲電機對定子進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，從而進一步減小了電機的尺寸，提高了電機的工作效率。電機主要由定子，殼體、和動子組成。其特點是定子是由兩個層疊式壓電陶瓷分別通過楔塊壓緊在彈性體上，彈性體通過兩端套有彈簧的支撐螺釘安裝在殼體上，螺釘上的彈簧用于調(diào)整預(yù)壓力；與兩個層疊式壓電陶瓷相對應(yīng)的兩個驅(qū)動足粘接在彈性體上的二階彎振峰值位置與動子接觸；電機殼體分為內(nèi)外殼體，外殼體將內(nèi)殼體包裝起來，在殼體外沿分別開兩個安裝孔。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)更加簡單、緊湊、體積更小、安裝更加方便等特點，應(yīng)用范圍更廣，更適合于小型、精密機械的驅(qū)動裝置。


圖1是小型直線超聲電機的定子結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是小型直線超聲電機組成示意圖。
上述圖中的標(biāo)號名稱1、安裝孔，2、外殼體，3、內(nèi)殼體，4、驅(qū)動足，5、層疊式壓電陶瓷，6、楔塊，7、定子彈性體，8、支撐螺釘，9、彈簧，10、螺母，11、動子
具體實施例方式本發(fā)明是基于利用壓電陶瓷片壓電效應(yīng)激出定子的一階縱振、和二階彎振模態(tài)而研制成的新型直線型超聲電機。它主要是由定子、殼體和動子組成。圖1是本發(fā)明的定子結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知，定子由層疊式壓電陶瓷5通過兩個楔塊6壓緊在彈性體7上。彈性體7為矩形板狀，底部兩邊分別開有用于壓入楔塊6的楔形槽，確保壓入楔塊后自鎖；彈性體7兩側(cè)呈凸臺狀中間開槽穿過支撐螺釘8，套在支撐螺釘8上的彈簧9用于安裝時調(diào)整電機驅(qū)動足4與接觸面之間的預(yù)壓力。兩個驅(qū)動足材料選用氧化鋁陶瓷粘結(jié)固定在定子的二階彎振峰值位置。定子彈性體的結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)有限元優(yōu)化設(shè)計確定，可確保電機定子的一階縱振和二階彎振的頻率一致性。采用楔塊式夾緊壓電陶瓷可提供較大的壓電陶瓷的預(yù)壓力，能有效改善壓電陶瓷的應(yīng)力分布狀況，使激振效率更高。本電機定子采用內(nèi)外殼體固定，安裝時只需將定子壓緊在動子11上，再通過殼體上的安裝孔固定即可，安裝方便可靠，如圖2所示。
層疊式壓電陶瓷可以在較小電壓下產(chǎn)上較大振幅，充分利用了壓電陶瓷的d33效應(yīng)，相比以往的直線超聲電機采用的d31效應(yīng)，壓電效應(yīng)提高了3倍以上。當(dāng)兩個層疊式壓電陶瓷分別通以同頻相位相差90度的正弦交流電，可有效激發(fā)出定子的一階縱振和二階彎振，這兩個振動的合成會在兩個驅(qū)動足上產(chǎn)生同向的橢圓運動。正是這個橢圓運動，加上彈簧9所提供的預(yù)壓力，使得驅(qū)動足和動子11間產(chǎn)生摩擦力，推動動子11做直線運動。當(dāng)交換這兩相正弦信號時，驅(qū)動足上所產(chǎn)生的橢圓運動反向，推動動子11做反向運動。
權(quán)利要求
1.一種小型直線超聲電機，包括定子，殼體和動子，其特征在于，所述定子由兩個層疊式壓電陶瓷(5)分別通過楔快(6)壓緊在彈性體(7)上，彈性體(7)通過兩端套有彈簧(9)的支撐螺釘(8)安裝在殼體上，與兩個層疊式壓電陶瓷(5)相對應(yīng)的兩個驅(qū)動足(4)粘接在彈性體(7)上的二階彎振峰值位置與動子(11)接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型直線超聲電機，其特征在于，彈性體(7)為矩形板狀，底部開有與安裝楔塊(6)相對應(yīng)的兩個楔形槽，兩側(cè)開有用于安裝支撐螺釘(8)的槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小型直線超聲電機，其特征在于，殼體由外殼體(2)將內(nèi)殼體(3)包裝在內(nèi)，外殼體(2)兩端外沿分別開有安裝孔。
全文摘要
一種小型直線超聲電機，屬于微電機領(lǐng)域。其構(gòu)成是定子、殼體和動子。定子是在彈性體(7)上粘接驅(qū)動足(4)，層疊式壓電陶瓷(5)通過楔形塊(6)壓緊在彈性體(7)上。彈性體(7)通過支撐螺釘(8)安裝在殼體上，支撐螺釘上的彈簧(9)用于調(diào)整預(yù)壓力。殼體分為內(nèi)殼體(2)和外殼體(3)。當(dāng)超聲頻域內(nèi)一定的交流電壓施加到壓電陶瓷(5)上時，彈性體(7)產(chǎn)生一階縱振和二階彎振帶動驅(qū)動足(4)做橢圓運動，當(dāng)動子(11)壓在驅(qū)動足上，就可以產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動動子(11)做直線運動。該電機除具有一般超聲電機的系列優(yōu)點外，相比先前的直線超聲電機具有體積更小，輸出推力更大，安裝方便，可靠性高等優(yōu)點。
文檔編號H02N2/02GK1652447SQ20051003764
公開日2005年8月10日 申請日期2005年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月10日
發(fā)明者趙淳生, 許海 申請人:南京航空航天大學(xué)