[发明专利]减摩并模态驱动的斜动子V形压电电机及其驱动方式

说明书

技术领域：

本发明的减摩并模态驱动的斜动子V形压电电机及其驱动方式，属压电电机领域。

背景技术：

压电电机是利用压电陶瓷的逆压电效应进行工作的新型动力输出装置。其中，直线压电电机属于压电电机的一种。与传统电磁电机相比，压电电机具有低速大力矩，瞬态响应快，定位精度高，控制特性好，不产生磁场也不受磁场影响等优点，在精密驱动，医疗器械，汽车，航空航天等领域有着广泛的应用前景。

经对现有斜动子压电电机的文献检索发现，专利发明人为黄卫清、陈乾伟且专利授权号为ZL 200910184876.5的中国专利《双向单模态斜轨V形直线超声电机及电激励方式》详细描述了一种斜动子V形直线压电电机，这种V形压电电机具有以下典型特征：该电机由V形定子和倾斜θ度角的直线导轨组成，其中V形定子包括两个相同的左右对称具有夹角的压电振子，每个压电振子依次包括后端盖、支撑板、压电陶瓷和电极片、前端盖，前端盖和后端盖通过压紧螺栓压紧固定，两个压电振子的前端盖上端部联为一体形成驱动足。V形定子设计有两个正交工作模态，分别为对称振动模态和反对称振动模态；当激发其中任意一个工作模态时，定子驱动足表面质点的运动轨迹相对于导轨是一条斜直线，且斜直线的倾斜方向随工作模态的改变而改变，从而推动导轨正反向运动。

经对现有减摩并模态驱动压电电机的文献检索发现，专利发明人为陈乾伟、周扩建和周霞且专利申请号为CN201310365952.9的中国专利《单模态并减摩驱动的单足板形压电电机其工作模式》详细描述了一种振子主体材料为压电陶瓷的单驱动足板形压电电机；这种板形压电电机最典型的特征：它是基于减摩驱动与模态驱动相结合的驱动机理进行工作的。

在背景技术中的上述若干压电电机虽然具有模态驱动原理和减摩驱动原理等值得称道之处，但都存在各自的不足。

    专利发明人为黄卫清、陈乾伟且专利授权号为ZL 200910184876.5的中国专利《双向单模态斜轨V形直线超声电机及电激励方式》所描述的斜动子V形直线压电电机的不足之处在于：该压电电机采用的是单模态驱动，属于较成熟的设计方案；但是从科技进步的角度来看，应该在该专利所描述的斜动子粘贴片式塔形直线压电电机的单模态驱动机理的基础上，融入其它驱动机理，用于研发新型的压电电机；解决此不足之处的办法：在单模态驱动原理的基础上，有机地融入减摩驱动原理，用于研发新型的压电电机。

专利发明人为陈乾伟、周扩建和周霞且专利申请号为CN201310365952.9的中国专利《单模态并减摩驱动的单足板形压电电机其工作模式》所描述的单驱动足板形压电电机的不足之处在于：该压电电机的单模态并减摩驱动机理中的单模态驱动部分采用的是非对称激励及非对称衰减的E(3，1)振动模态；由于非对称激励及非对称衰减的E(3，1)振动模态对板形压电电机的结构形式和结构尺寸有特定的要求，限制了该压电电机的适用范围；此外，该压电电机的强迫振动的驱动机理为stick-slip驱动机理，stick-slip驱动机理的典型特征是在驱动过程中定子与动子始终保持接触，限制了电机的功率输出。解决此不足之处的办法：采用新的电机结构形式并采用与新结构相适应的工作模态进行单模态驱动；针对stick-slip驱动机理的不足，优化电机的整体结构设计，提高电机的功率输出。

发明内容：

本发明针对现有技术的不足，提出一种减摩并模态驱动、可实现正反向运动、结构简单、推重比大、激振效率高、振动能利用率高、响应速度快的斜动子V形压电电机及其驱动方式。

为达此目的，本发明提供一种减摩并模态驱动的斜动子V形压电电机，该电机由V形定子和倾斜动子构成，其中倾斜动子为一倾斜安装角为θ度的直线导轨，所述直线导轨在预压力的作用下压在V形定子的驱动足上；所述的V形定子包括两个相同的压电振子：左压电振子和右压电振子；每个压电振子依次包括后端盖、压电陶瓷、电极片和前端盖，其中压电陶瓷置于前端盖与后端盖之间以及驱动足附近，电极片置于前端盖与后端盖之间的每两片压电陶瓷之间，前端盖与后端盖通过压紧螺栓联结并压紧固定，两个压电振子的前端盖上端部联结为一体形成驱动足；上述两个相同的压电振子左右对称具有夹角，整体呈V形；V形定子的压电陶瓷包括A相、B相和C相共三相压电陶瓷，其中V形定子的A相和B相用于共振驱动方式下的模态驱动或非共振驱动方式下的强迫振动驱动，V形定子的C相用于减摩驱动。