[发明专利]压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达及其激励方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达及其激励方法，属于精密驱动与定位技术领域。

背景技术

传统压电马达（也可称为超声波马达）是一种利用压电元件的逆压电效应激发振子（或称定子）产生微幅高频振动，通过振子与动子间的摩擦耦合实现机械能输出，其驱动本质是一种利用摩擦驱动式的微特电机。由于该类马达在工作过程中，振子与动子间存在相对滑动摩擦现象，造成压电马达易磨损、使用寿命短、不适合长时间连续工作、输出功率小、效率低等实际问题。

为了解决传统压电马达由于采用摩擦驱动方式所导致的磨损严重、使用寿命短、输出功率小等问题，出现了一种利用微型齿啮合实现传动的压电啮合马达。中国专利《位移叠加式压电啮合马达》，授权公告号CN101051799B，授权公告日2011年6月1日，所公开的压电啮合马达主要是将压电陶瓷体镶嵌在内齿弹性轮外圆面周向，激发压电陶瓷体产生伸长变形，迫使弹性轮产生周向变形，通过内齿弹性轮与外齿刚性轮的微齿啮合，完成外齿刚性轮的旋转运动输出。该发明可以解决传统压电马达由于采用摩擦驱动所导致的磨损严重、使用寿命短等问题，但是在马达制造过程中，如何将压电陶瓷体可靠镶嵌于内齿弹性轮存在操作工艺上的困难，不便于马达的批量生产与制造；同时因为采用单一压电陶瓷体激发内齿弹性轮，使得内齿弹性轮受迫激发的周向有效变形较小，导致马达的输出力较小（一般不超过10 N）、输出功率较低（一般不超过20 mW），限制了压电啮合马达的应用与发展。

发明内容

为解决现有压电啮合马达存在输出力小、输出功率低等技术问题，本发明公开了一种压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达及其激励方法。

本发明所采用的技术方案是：所述的压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达包括支撑架、压电驱动器、弹性盘、刚性盘、输出轴、键和预紧螺钉；所述的支撑架为圆盘结构，弹性盘为具有微型内齿和外槽的轮结构弹性体，压电驱动器为压电堆叠，压电驱动器内置于支撑架中，并通过预紧螺钉加压预紧于弹性盘的外槽中，刚性盘为具有微型外齿和键槽的轮结构刚性体，弹性盘与刚性盘之间通过微型齿啮合传动，输出轴为具有键槽的圆轴结构，刚性盘与输出轴之间通过键传动。通过在压电驱动器上施加交变电信号，激发弹性盘的径向微幅伸缩振动，叠加耦合形成驱动行波，通过微型齿啮合传动产生驱动力，实现输出轴的旋转运动输出。

本发明提出的压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达具有输出力大、输出功率高等优点，其输出力可达20 N以上，并可获得50 mW以上的输出功率，在航空航天、军工技术等领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1所示为本发明提出的一种单波长激振模式的压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达的剖视图；

图2所示为本发明提出的一种单波长激振模式的压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达支撑架的示意图；

图3所示为本发明提出的一种单波长激振模式的压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达支撑架的A—A向剖视图；

图4所示为本发明提出的一种单波长激振模式的压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达弹性盘的示意图；

图5所示为本发明提出的一种单波长激振模式的压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达弹性盘的B—B向剖视图；

图6所示为本发明压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达刚性盘的示意图；

图7所示为本发明压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达输出轴的示意图；

图8所示为本发明提出的一种单波长激振模式的压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达弹性盘的变形示意图；

图9所示为本发明提出的一种两波长激振模式的压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达的剖视图；

图10所示为本发明提出的一种两波长激振模式的压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达支撑架的示意图；

图11所示为本发明提出的一种两波长激振模式的压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达弹性盘的示意图；

图12所示为本发明提出的一种两波长激振模式的压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达弹性盘的变形示意图；

图13所示为本发明提出的一种三波长激振模式的压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达的剖视图；

图14所示为本发明提出的一种三波长激振模式的压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达支撑架的示意图；

图15所示为本发明提出的一种三波长激振模式的压电驱动器径向致振的盘式压电啮合马达弹性盘的示意图；