[发明专利]一种转速转矩可变的压电电机及其使用方法

说明书

本发明公开了一种转矩及转速可变的压电电机，包括圆环状定子座，定子座包括第一端面和第二端面，定子座中部设有可旋转的转子，定子座第二端面设有驱动件，驱动件通过驱动器驱动，所述驱动件包括多组长度不等的驱动足，任一组驱动足数量不少于两个且长度相等，同一组各驱动足沿第二端面周向均匀布置；所述驱动器驱动不同组驱动足的驱动频率不同。本发明压电电机包括多组高度不等的驱动足，通过驱动器以不同驱动频率各组驱动足，可以提供不同的输出转速，另外，每组驱动足数量不少于两个，该组不同数量的驱动足可以提供不同的输出力矩，克服了电磁电机无法实现低速大扭矩输出的缺点，且本发明压电电机具有无电磁污染、转矩重量比高等特点。

技术领域

本发明涉及工业控制系统技术领域，尤其涉及一种转速转矩可变的压电电机及其使用方法。

背景技术

压电电机是利用陶瓷的逆压电效应，通过施加电压在压电陶瓷上，使得压电陶瓷产生振动，进而激励电机的定子产生振动，驱动转子运动。

目前压电电机的输出力矩和转速都是通过控制电路控制压电弹性体的激励振动频率与弹性体的谐振频率间的位置实现，该种调速方式导致后果是电机的总体功率下降，只要实现速度变化的同时，会导致输出力矩变小，这时，输出的力矩只能变小，无法增大；从而导致无法满足输出要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种转速转矩可变的压电电机及其使用方法，该压电电机结构简单、使用方便，可以提供多种输出转速和输出力矩。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种转矩及转速可变的压电电机，包括圆环状定子座，定子座包括第一端面和第二端面，定子座中部设有可旋转的转子，定子座第二端面设有驱动件，驱动件通过驱动器驱动，所述驱动件包括多组长度不等的驱动足，任一组驱动足数量不少于两个且长度相等，同一组各驱动足沿第二端面周向均匀布置；所述驱动器驱动不同组驱动足的驱动频率不同。

进一步的，任一所述驱动足均包括矩形定子弹性体，定子弹性体平行于转子长度方向，且定子弹性体一端与所述第二端面连接，另一端内侧面设有驱动头；定子弹性体靠近定子座一端设有第一压电陶瓷和第二压电陶瓷，第一压电陶瓷黏贴在定子弹性体的外侧面，用于驱使定子弹性体沿转子半径的方向摆动，第二压电陶瓷黏贴在定子弹性体外侧面的相邻面，用于驱使定子弹性体沿垂直于转子半径的方向摆动；第一压电陶瓷和第二压电陶瓷均通过导线与所述驱动器连接；所述不同组驱动足的定子弹性体长度不等。

进一步的，所述驱动件的驱动足组数为五组，每组的驱动足数量为两个。

一种转矩及转速可变的压电电机的使用方法，方法包括：

1)选择符合转子转速的驱动件

引入转子转速v的计算公式

v＝f*X_qn*60/2*3*π*r

其中，f为驱动器驱动频率；X_qn为各驱动足沿垂直于转子半径的方向摆动的幅度，q为组数，n为任一驱动组的驱动足数量；转子半径r；

根据上述测量参数以及所需转子转速，计算得到输出转速所需的驱动频率f，由于驱动不同组驱动足的频率不同，则可以确定符合该驱动频率f的驱动足；

2)选择输出转子转矩的驱动足数量

引入转子转矩计算公式

M＝(λ_q1+λ_q2+……+λ_qn)*F_q*0.02

其中，λ_qn为各组驱动足的驱动头与转子间的摩擦系数；F_q为各组驱动足沿转子半径方向摆动时，与转子接触产生的正压力；

根据上述测量参数以及所需转子转矩，计算得到输出转矩所需的驱动足数量。