[发明专利]一种纵-弯-扭转复合型旋转式超声波电机压电振子

权利要求书

1.一种纵-弯-扭转复合型旋转式超声波电机振子，其特征在于：该超声波电机振子由双压电晶片悬臂梁(1)、双压电晶片悬臂梁(2)、压电叠堆-金属复合弹性梁(3)、质量块(4)、环行接触体(5)和基座(6)组成。双压电晶片悬臂梁(1)由两片极化方向相反的压电陶瓷(101、103)通过环氧树脂胶粘接在金属基体(102)的上、下表面，形成夹心结构。双压电晶片悬臂梁(2)由两片极化方向相反的压电陶瓷(201、203)通过环氧树脂胶粘接在金属基体(202)的上、下表面，形成夹心结构。悬臂梁(1)的左端与基座(6)固定，右端与质量块(4)相连。悬臂梁(2)的右端与基座(6)固定，左端与质量块(4)相连。压电叠堆-金属复合弹性梁(3)由压电叠堆(301)通过环氧树脂胶与金属弹性体(302)相连成一体，压电叠堆-金属复合弹性梁(3)的上端与质量块(4)相连，下端固定在基座(6)上。悬臂梁(1)、悬臂梁(2)和压电叠堆-金属复合弹性梁(3)与质量块(4)在空间上构成T型结构。当给叠堆式压电叠堆-金属复合弹性梁(3)的压电叠堆(301)施加超声频域的正弦交流电压V₁时，压电叠堆(301)产生沿其轴线的上下伸缩振动，该振动通过金属弹性体(302)的放大作用后，推动质量块(4)和环行接触体(5)一起作上、下往复振动。当环行接触体(5)作向上的振动时，迫使环行接触体(5)与转子压紧接触。当给双压电晶片悬臂梁(1)和(2)的压电陶瓷施加一个与V₁同频率、同幅值的余弦电压V₂时，悬臂梁(1)和(2)同时作等幅、反向的弯曲振动。悬臂梁(1)和(2)的反向弯曲振动作用在质量块(4)上，形成一个扭转力矩，该扭转力矩驱动质量块(4)和环行接触体(5)产生绕其中心轴的扭转运动。环行接触体(5)同时作上下往复纵振动和绕其中心轴的扭转运动，两者合成后，在环行接触体(5)的表面质点产生椭圆运动轨迹，该轨迹推动转子作旋转运动。

2.根据权利要求1所述的纵-弯-扭转复合型旋转式超声波电机振子，其特征在于：电机振子模态选择压电叠堆-金属复合弹性梁(3)的一阶纵振动模态、悬臂梁(1)和(2)的一阶弯曲振动模态，该电机是一种多模态复合型电机。

3.根据权利要求1所述的纵-弯-扭转复合型旋转式超声波电机振子，其特征在于：电机振子的工作频率为18880Hz。