[发明专利]一种直线型压电马达

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声波马达，特别是一种直线型压电马达。

背景技术

压电马达(又称超声电机)是20世纪80中期发展起来的一种全新概念的新型驱动 装置，它利用压电材料的逆压电效应激发某种特定模态的超声振动，从而将电能转换为 弹性体的超声振动(机械能)，并将摩擦传动转换成运动体的回转或直线运动。

压电马达与传统电磁式马达相比，具有转速低、转矩大、结构紧凑、体积小、噪声 小等优点，由于压电马达不需要磁铁和线圈，因而不受磁场干扰，被广泛应用在工业、 民用及航空航天等领域当中。压电马达按照运动形式来划分，可以分为旋转型和直线型 两种类型。其中，直线型压电马达相比于旋转型的马达，它的定位精度非常高，广泛应 用在一些对定位精度要求比较高的场合，如电子扫描隧道显微镜、光栅衍射、干涉光谱 扫描、X-Y定位平台、医疗中的药剂注射、生物医学研究中的细胞穿刺等。

早在1987年，日本佳能公司就研制出第一台用压电马达实现变焦的相机，成功地 将压电马达应用到EOS(Electro Optical System)系列全时手动高档相机，至今，佳能公司 已在37种型号的相机上安装了压电马达以实现相机的变焦。日本佳能公司最先采用的 这种压电马达是利用环形定子进行两个相互正交的一阶面外弯曲振动，由于环形定子具 有完全对称的结构，两个面外弯曲振动的谐振频率是相同的，因此，该马达必须采用两 个相位相差90度的两相电源驱动，对电源的要求较高，电源驱动系统复杂。

而其他类型的直线型压电马达，如已有的专利号为ZL200410101574.4的中国发明 专利《压电陶瓷金属复合板面内振动直线超声电机》则公开了这样一种直线超声电机， 该电机由定子、输出力矩的动子以及给动子加压的预压力机构组成，定子由八片压电陶 瓷片以及金属板构成，金属板的侧面上设有驱动足；该各压电陶瓷片对称粘贴在金属板 的两表面上，且均沿着定子的厚度方向极化，该压电陶瓷片接激励电极的表面涂有外电 极，用于沿与压电陶瓷极化方向垂直的方向施加电场。上述专利是利用压电陶瓷的d₃₁效应在定子上激励出弯振和纵振的复合振动，它同样需要用两相电源来激励纵振动和弯 曲振动，而且，这类直线型压电马达在设计的时候要调节定子的纵振动和弯曲振动的谐 振频率一致，使得定子的尺寸变化受很大的限制，间接导致这类直线型压电马达的体积 比较大，不利于集成化，还有待于作进一步的改进。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能用单相电 源直接驱动且体积更小而利于集成化的直线型压电马达。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该直线型压电马达，包括有底座以 及设置在该底座内的定子和滑块，所述滑块的底部通过轴承支撑，其特征在于：所述的 定子为环形定子，该定子包括有圆环金属块和设置在该圆环金属块上的圆环压电陶瓷， 所述圆环金属块的圆周上还设置有一沿该圆环金属块的径向向外凸起的金属驱动角，该 金属驱动角和所述滑块相抵，所述圆环压电陶瓷沿圆周等间隔地设置有4m个分区，其 中，m为正整数，每两个相邻的所述分区为一组电极且极化方向相同，而相邻两组电极 的极化方向则相反，该圆环压电陶瓷采用沿厚度方向极化，所述的金属驱动角设置在任 意一组所述电极上，并且，所述圆环压电陶瓷上设置的所有所述分区的一半连接有激励 电压，该连接有所述激励电压的分区为沿所述圆环压电陶瓷的圆周间隔设置。

为了达到最好的振动效果，作为优选，所述的金属驱动角设置在任意一组所述电极 的两个相邻分区的正中间为佳。

作为优选，所述圆环金属块的至少一个侧面上设置有所述的圆环压电陶瓷，并且，该圆环压电 陶瓷和所述圆环金属块之间通过采用环氧树脂粘接固定于一体。采用环氧树脂固定能够保证压电陶 瓷连接的可靠性，为了减小马达的体积，可以只在圆环金属块的一侧面粘接压电陶瓷，但是，为了 降低马达的驱动电压，也可以在圆环金属块的两个侧面分别粘结一个同样的压电陶瓷。

为了保证金属驱动角的连接可靠性，防止驱动角在工作中脱落，作为进一步优选， 所述的金属驱动角为一横截面呈矩形的凸块，该金属驱动角和所述圆环金属块为一体加 工成型。