專(zhuān)利名稱(chēng)：一種壓電陶瓷馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種馬達(dá)，尤其是涉及一種主要用于小型便攜電子產(chǎn)品的微型化 的壓電陶瓷馬達(dá)。
背景技術(shù)：
壓電馬達(dá)作為一種全新的驅(qū)動(dòng)器，以低速大轉(zhuǎn)矩、大靜態(tài)保持力矩、響應(yīng)速度快、 體積重量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及無(wú)電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，并在眾多領(lǐng)域得到 了應(yīng)用。通常，壓電馬達(dá)可以有直線輸出或旋轉(zhuǎn)輸出，在現(xiàn)有的技術(shù)中的具有直線輸出的壓 電馬達(dá)中，壓電元件通常采用方柱形結(jié)構(gòu)或者圓柱形結(jié)構(gòu)，雖然它們具有各自的優(yōu)點(diǎn)，但也 存在著下述主要缺點(diǎn)方柱形壓電元件彎曲剛度偏高，需要較大的驅(qū)動(dòng)電壓；圓柱形的壓 電元件的電極加工難度大。有關(guān)壓電陶瓷馬達(dá)的技術(shù)已有一些報(bào)道公開(kāi)號(hào)為CN101741277A的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種直線型壓電馬達(dá)，包括底座、 定子和滑塊，滑塊的底部通過(guò)軸承支撐，定子為環(huán)形定子，包括有圓環(huán)金屬塊和圓環(huán)壓電陶 瓷，金屬塊上還設(shè)置有和滑塊相抵的金屬驅(qū)動(dòng)角，壓電陶瓷沿圓周等間隔地設(shè)置有4m個(gè)分 區(qū)，m為正整數(shù)，每?jī)蓚€(gè)相鄰的分區(qū)為一組電極且極化方向相同，相鄰兩組電極的極化方向 相反，金屬驅(qū)動(dòng)角設(shè)置在任意一組電極上，壓電陶瓷的所有分區(qū)的一半連接有激勵(lì)電壓，連 接有激勵(lì)電壓的分區(qū)為沿壓電陶瓷的圓周間隔設(shè)置。公告號(hào)為CN201398155的實(shí)用新型專(zhuān)利提供了一種直線壓電馬達(dá)，包括定子組件 和動(dòng)子組件，定子組件由振動(dòng)桿以及粘貼于振動(dòng)桿兩端的壓電陶瓷塊a和壓電陶瓷塊b構(gòu) 成；動(dòng)子組件為一夾持在振動(dòng)桿上的摩擦卡合構(gòu)件；在壓電陶瓷塊a和壓電陶瓷塊b的兩 端分別涂覆有電極；定子組件與動(dòng)子組件相互接觸并可在一定推力下滑動(dòng)。當(dāng)對(duì)壓電馬達(dá) 通入超聲頻率范圍內(nèi)一定的交變電壓時(shí)，電機(jī)的定子產(chǎn)生超聲振動(dòng)，通過(guò)摩擦力驅(qū)動(dòng)摩擦 卡合構(gòu)件20運(yùn)動(dòng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有方柱形結(jié)構(gòu)或者圓柱形結(jié)構(gòu)的壓電元件所存在的 缺點(diǎn)，提供一種具有較低彎曲剛度的壓電元件，并具有電極加工及極化容易等優(yōu)點(diǎn)的壓電 陶瓷馬達(dá)。本實(shí)用新型設(shè)有固定架、壓電元件、摩擦副和摩擦副預(yù)緊件；壓電元件設(shè)于固定架 上，摩擦副設(shè)有主動(dòng)摩擦件和被動(dòng)摩擦件，主動(dòng)摩擦件設(shè)于陶瓷壓電元件上，被動(dòng)摩擦件設(shè) 于固定架上且與主動(dòng)摩擦件摩擦配合；壓電元件設(shè)有陶瓷基體和電極，陶瓷基體的形狀為 直棱柱體，陶瓷基體的橫截面形狀為至少八邊形的多邊形，在陶瓷基體的至少4個(gè)側(cè)邊上 對(duì)稱(chēng)設(shè)有二對(duì)電極，所述摩擦副預(yù)緊件設(shè)于固定架上，且壓緊陶瓷壓電元件。所述固定架可設(shè)有底座和壓板，底座上設(shè)有陶瓷壓電元件支架，陶瓷壓電元件支 架用于支撐陶瓷壓電元件，壓板位于支架上方，壓板用于壓觸陶瓷壓電元件。所述多邊形，最好是4的至少2倍的整數(shù)倍多邊形。[0009]所述電極是涂覆于陶瓷基體的側(cè)邊。所述主動(dòng)摩擦件可由滾珠、短圓棒等能與被動(dòng)摩擦件進(jìn)行微小面積接觸的耐磨材 料制成，主動(dòng)摩擦件與所述陶瓷基體粘結(jié)。所述被動(dòng)摩擦件最好為滾針狀摩擦件或平面桿狀摩擦件，被動(dòng)摩擦件通過(guò)滾珠軸 承安裝在設(shè)于底座上的限位槽中。所述滾珠軸承設(shè)有平行布置的2排滾珠，2排滾珠分別置 于底座上所設(shè)的平行對(duì)稱(chēng)的滾珠槽中，每排滾珠設(shè)有至少3粒滾珠，2排滾珠的各粒滾珠均 與滾針狀摩擦件滾動(dòng)摩擦配合。所述限位槽為徑向限位槽，徑向限位槽最好由前后設(shè)置的 2個(gè)同軸圓弧形槽構(gòu)成，徑向限位槽用于被動(dòng)摩擦件的徑向限位和軸向直線移動(dòng)。所述摩擦副預(yù)緊件最好為彈簧片，彈簧片最好通過(guò)壓板壓緊所述陶瓷壓電元件。與現(xiàn)有方柱形結(jié)構(gòu)或者圓柱形結(jié)構(gòu)的壓電元件比較，本實(shí)用新型將陶瓷基體的橫 截面形狀制為至少八邊形的多邊形，這樣能使壓電元件具有較小的彎曲剛度，并在電極的 加工及極化操作上更為容易。同時(shí)外形尺寸也較小，兼具了方柱形結(jié)構(gòu)和圓柱形結(jié)構(gòu)的壓 電元件的優(yōu)點(diǎn)，且克服了二者的缺點(diǎn)。實(shí)際加工時(shí)，可將方柱形結(jié)構(gòu)的陶瓷基體進(jìn)行切角加 工，可切去4個(gè)角，形成八邊形橫截面，并可繼續(xù)切去更多角，形成八邊形以上的多邊形橫 截面，在切去角的表面(也構(gòu)成側(cè)邊)上涂覆供極化和激勵(lì)振動(dòng)所用的電極。這種結(jié)構(gòu)的 壓電元件有利于減小壓電馬達(dá)的尺寸及簡(jiǎn)化加工工藝，在實(shí)際生產(chǎn)中可先利用模具一次壓 制加工成所需要的多邊形形狀，然后在側(cè)面或側(cè)面相鄰面上涂上供極化和激勵(lì)振動(dòng)所用的 電極即可。這種結(jié)構(gòu)的壓電元件，除了具有較小的彎曲剛度之外，還擁有相對(duì)較大的極化面 積進(jìn)而提高有效工作面積，因而可進(jìn)一步提高壓電陶瓷馬達(dá)的工作效率，在輸出相同能量 的情況下，可以使用較低的驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)分解示意圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1的壓電元件的結(jié)構(gòu)示意圖(切去4個(gè)角)。圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例2的壓電元件的結(jié)構(gòu)示意圖(切去4個(gè)角)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1參見(jiàn)圖1 3，本實(shí)用新型設(shè)有固定架(包括底座11和壓板12)、壓電元件2、摩擦 副(包括主動(dòng)摩擦件31和被動(dòng)摩擦件32)和彈簧片4。底座11上設(shè)有2塊U字形的陶瓷 壓電元件支架111，陶瓷壓電元件支架111夾持在陶瓷壓電元件2的節(jié)點(diǎn)位置上，壓板12位 于陶瓷壓電元件支架111上方，壓板12壓觸陶瓷壓電元件2且?jiàn)A持在陶瓷壓電元件2的節(jié) 點(diǎn)位置上。彈簧片4 一端固于底座11上，另一端壓在壓板12上，使壓板12壓緊陶瓷壓電 元件2。壓電元件2設(shè)有陶瓷基體21和4個(gè)電極22，主動(dòng)摩擦件31選用滾珠(也可為短 圓棒)，滾珠31與陶瓷基體21粘結(jié)。被動(dòng)摩擦件32為滾針狀摩擦件(也可為平面桿狀摩 擦件)，滾針狀摩擦件32通過(guò)滾珠軸承安裝在設(shè)于底座11上的限位槽113中。滾珠軸承設(shè) 有平行布置的2排滾珠，每排滾珠設(shè)有3粒滾珠5，2排滾珠分別置于底座11上所設(shè)的平行 對(duì)稱(chēng)的滾珠槽112中，每粒滾珠5均與滾針狀摩擦件32滾動(dòng)摩擦配合，滾珠5可減小滾針狀摩擦件32滑移時(shí)的滑動(dòng)摩擦力。限位槽113由前后2個(gè)軸向布置的圓弧形槽構(gòu)成，工作 時(shí)，主動(dòng)摩擦件31帶動(dòng)被動(dòng)摩擦件32，被動(dòng)摩擦件32在限位槽113中只作軸向直線移動(dòng)。陶瓷基體21的形狀為直棱柱體，陶瓷基體21的橫截面形狀為八邊形的多邊形 (加工時(shí)是將四邊形方柱體的陶瓷基體21的4個(gè)側(cè)邊212形成的4個(gè)角切去后而形成八 邊形)。在切去4個(gè)角后所形成的4個(gè)側(cè)邊211上對(duì)稱(chēng)設(shè)有4個(gè)電極22 ( 二對(duì)電極)。電 極22是涂覆于陶瓷基體21的側(cè)邊上。所述直棱柱體的橫截面形狀也為八邊形以上的多邊 形，該多邊形是4的整數(shù)倍多邊形。對(duì)壓電陶瓷馬達(dá)進(jìn)行極化時(shí)，在其中相對(duì)的一對(duì)電極通入高壓直流電，另外一對(duì) 電極接地，以此對(duì)馬達(dá)進(jìn)行極化。驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷馬達(dá)時(shí)，在其中一對(duì)電極上接入的激勵(lì)信號(hào) 為Vsin ω t、_Vsin ω t，另外一對(duì)電極接入Vcos ω t、_Vcos ω t，由此組成兩對(duì)具有90°相位 差的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)。當(dāng)電場(chǎng)方向與極化方向一致時(shí)，陶瓷沿極化方向伸長(zhǎng)，同時(shí)陶瓷棒沿 長(zhǎng)度方向縮短，反之，陶瓷沿極化方向縮短，同時(shí)陶瓷棒沿長(zhǎng)度方向伸長(zhǎng)。由于輸入的驅(qū)動(dòng) 電壓信號(hào)是具有90°相位差的兩組脈沖信號(hào)，所以陶瓷棒在正交的兩個(gè)方向上產(chǎn)生交替的 形變，最終使粘結(jié)在陶瓷基體上的主動(dòng)摩擦件31作橢圓運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)被動(dòng)摩擦件32作直線運(yùn) 動(dòng)。實(shí)施例2參見(jiàn)圖4，與實(shí)施例1類(lèi)似，區(qū)別僅在于陶瓷壓電元件2’上的4個(gè)電極22不是 設(shè)在陶瓷基體21切去4個(gè)角所形成的4個(gè)側(cè)邊211上，而是設(shè)在陶瓷基體21原4個(gè)側(cè)邊 212上。主動(dòng)摩擦件31與陶瓷基體21粘接。
權(quán)利要求一種壓電陶瓷馬達(dá)，其特征在于設(shè)有固定架、壓電元件、摩擦副和摩擦副預(yù)緊件；陶瓷壓電元件設(shè)于固定架上，摩擦副設(shè)有主動(dòng)摩擦件和被動(dòng)摩擦件，主動(dòng)摩擦件設(shè)于陶瓷壓電元件上，被動(dòng)摩擦件設(shè)于固定架上且與主動(dòng)摩擦件摩擦配合；壓電元件設(shè)有陶瓷基體和電極，陶瓷基體的形狀為直棱柱體，陶瓷基體的橫截面形狀為至少八邊形的多邊形，在陶瓷基體的至少4個(gè)側(cè)邊上對(duì)稱(chēng)設(shè)有二對(duì)電極，所述摩擦副預(yù)緊件設(shè)于固定架上，且壓緊陶瓷壓電元件。
2.如權(quán)利要求1所述的一種壓電陶瓷馬達(dá)，其特征在于所述固定架設(shè)有底座和壓板， 底座上設(shè)有陶瓷壓電元件支架，陶瓷壓電元件支架支撐陶瓷壓電元件，壓板位于支架上方， 壓板壓觸陶瓷壓電元件。
3.如權(quán)利要求1所述的一種壓電陶瓷馬達(dá)，其特征在于所述多邊形，最好是4的至少2 倍的整數(shù)倍多邊形。
4.如權(quán)利要求1所述的一種壓電陶瓷馬達(dá)，其特征在于所述主動(dòng)摩擦件采用滾珠或短 圓棒，主動(dòng)摩擦件與所述陶瓷基體粘結(jié)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種壓電陶瓷馬達(dá)，其特征在于所述被動(dòng)摩擦件為滾針狀摩擦 件或平面桿狀摩擦件，被動(dòng)摩擦件通過(guò)滾珠軸承安裝在設(shè)于底座上的限位槽中。
6.如權(quán)利要求5所述的一種壓電陶瓷馬達(dá)，其特征在于所述滾珠軸承設(shè)有平行布置的 2排滾珠，2排滾珠分別置于底座上所設(shè)的平行對(duì)稱(chēng)的滾珠槽中，每排滾珠設(shè)有至少3粒滾 珠，2排滾珠的各粒滾珠均與滾針狀摩擦件滾動(dòng)摩擦配合。
7.如權(quán)利要求5所述的一種壓電陶瓷馬達(dá)，其特征在于所述限位槽為徑向限位槽，徑 向限位槽由前后設(shè)置的2個(gè)同軸圓弧形槽構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求1所述的一種壓電陶瓷馬達(dá)，其特征在于所述摩擦副預(yù)緊件為彈簧片。
9.如權(quán)利要求1所述的一種壓電陶瓷馬達(dá)，其特征在于所述電極是涂覆于陶瓷基體的 側(cè)邊。
專(zhuān)利摘要一種壓電陶瓷馬達(dá)，涉及一種馬達(dá)。提供一種具有較低彎曲剛度的壓電元件，并具有電極加工及極化容易等優(yōu)點(diǎn)的壓電陶瓷馬達(dá)。設(shè)有固定架、壓電元件、摩擦副和摩擦副預(yù)緊件；壓電元件設(shè)于固定架上，摩擦副設(shè)有主動(dòng)摩擦件和被動(dòng)摩擦件，主動(dòng)摩擦件設(shè)于陶瓷壓電元件上，被動(dòng)摩擦件設(shè)于固定架上且與主動(dòng)摩擦件摩擦配合；壓電元件設(shè)有陶瓷基體和電極，陶瓷基體的形狀為直棱柱體，陶瓷基體的橫截面形狀為至少八邊形的多邊形，在陶瓷基體的至少4個(gè)側(cè)邊上對(duì)稱(chēng)設(shè)有二對(duì)電極，所述摩擦副預(yù)緊件設(shè)于固定架上，且壓緊陶瓷壓電元件。
文檔編號(hào)H02N2/02GK201742321SQ20102027154
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者楊喜聰, 舒明冬 申請(qǐng)人:海德星科技(廈門(mén))有限公司