[发明专利]行波型直线超声波微电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声波微电机，更具体地说，尤其涉及一种行波型直线超声波微电机。

背景技术

超声波电机是利用压电材料的逆压电效应，把电能转化为超声波电机定子的振动能，再通过摩擦转化为运动部件的旋转或者直线运动。它一般主要由定子、转子（动子）及预压力机构等功能部件组成。与传统电磁电机相比，超声波电机具有许多独特的特点和优点，比如：

（1）结构紧凑，能量密度（转矩/质量）大，电机易于微型化；

（2）低速大力矩，无需齿轮减速机构，可以实现直接驱动；

（3）电机响应速度快，并且能实现断电自锁；

（4）位置和速度控制性好，位移分辨率高；

（5）不产生磁场，亦不受外界磁场干扰，抗电磁干扰能力强；

（6）安静无噪声；

（7）设计灵活，结构形式多样化。

直线型超声波电机是超声波电机的一种，薄片型直线超声波电机，由于结构紧凑、驱动精度高等优点而获得广泛关注和应用。常见的有采用第一阶纵向振动模态和第二阶弯振模态的复合振动模态作为工作模态的板型电机。

由于不同类型的振动模态对外部条件变化的敏感度不同，当温度、预压力、驱动信号的电压等条件变化时，容易影响到采用不同类型复合振动模态电机的定子的复合振动，使得电机性能剧烈变化，且不容易调节。为此，采用不同类型复合振动模态的电机对工作条件要求比较苛刻，经常要求工作在恒温等条件下。

微型化也是超声波电机的一个发展趋势。在一些需要中空，以便中间安装组件，同时又需要电机为薄型结构的场合，如手机、相机镜头中。如何获得稳定的性能，同时能安装在狭小空间,就成为一个难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑、占用空间小、工作稳定且精度高的行波型直线超声波微电机。

本发明的技术方案是这样实现的：一种行波型直线超声波微电机，包括定子，其中所述的定子为薄片状环形体，在定子表面设有压电陶瓷环；在定子外边缘分布有驱动机构，在驱动机构侧边沿定子轴向设有若干导轨，驱动机构与导轨对应且相接触；在定子的其中一端面上连接有弹性预紧机构。

上述的行波型直线超声波微电机中，所述的弹性预紧机构由弹性环和预紧盘构成，弹性环设置在预紧盘与定子之间，预紧盘与导轨相接触。

上述的行波型直线超声波微电机中，所述的弹性预紧机构由弹性环和第二定子构成，第二定子为薄片状环形体，第二定子结构与定子相同，第二定子与导轨相接触，第二定子与定子同步同向振动；在第二定子表面设有第二压电陶瓷环。

上述的行波型直线超声波微电机中，所述的定子上设有隔离带，隔离带将定子分成外环和内环, 隔离带的厚度比内环和外环的厚度薄；所述的压电陶瓷环设置在外环上。

上述的行波型直线超声波微电机中，所述的驱动机构与导轨的接触面粘贴有耐磨材料或进行耐磨表面处理。

上述的行波型直线超声波微电机中，所述的定子上表面和/或下表面设有压电陶瓷环（2）。

上述的行波型直线超声波微电机中，所述的驱动机构为均布在外环外边缘的驱动孔，所述的导轨穿设在驱动孔内且与驱动孔内侧的驱动面相接触。

上述的行波型直线超声波微电机中，所述的驱动机构为均布在外环外边缘的驱动臂，在驱动臂的自由端设有与导轨相适应的驱动槽，导轨与驱动槽内侧的驱动面相接触。

本发明采用上述结构后，通过采用中空薄片状环形定子，相对于常见的多振子定子或不同类型模态合成型定子,明显提高了工作稳定性和精度；定子为薄片结构，结构紧凑，占用空间小；中空的定子结构便于中间安装其他功能组件。本发明提出的新型行波型直线超声波电机，将有利于拓展超声波电机的应用领域，在光学镜头、生物、医疗、微机械、国防科技等方面有着广阔的应用前景。

附图说明

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明具体实施例1的结构示意图；

图2是图1中A-A处的剖视图；

图3是本发明压电陶瓷环的分区和极化结构示意图；

图4是本发明具体实施例2的结构示意图；

图5是本发明具体实施例3的结构示意图；

图6是图5中B-B处的剖视图；

图7是本发明的驱动原理图。

图中：定子1、外环1a、内环1b、安装孔1c、压电陶瓷环2、导轨3、弹性环4、预紧盘5、第二定子6、第二压电陶瓷环7、隔离带8、驱动孔9、驱动臂10、驱动槽10a。

具体实施方式

实施例1  

内孔驱动单定子行波型直线超声波电机