[发明专利]H型定子结构的驻波型直线超声波电机

说明书

本发明提供一种H型定子结构的驻波型直线超声波电机，包括定子与动子，定子包括上表面压电陶瓷、左端压电陶瓷、右端压电陶瓷、左驱动足、右驱动足和金属弹性体，金属弹性体采用H型金属弹性体，金属弹性体包括弹性体中部和上凸出部、下凸出部，弹性体中部的两端分别设有伸出的上凸出部，且上凸出部均紧挨金属弹性体的上表面，弹性体中部的两端分别设有伸出的下凸出部，且下凸出部均紧挨金属弹性体的下表面，位于弹性体中部的一端的上凸出部、下凸出部与弹性体中部的端部形成左边槽，弹性体中部和凸出部整体呈现为H型结构；本发明与传统的单独在弹性体上表面粘结压电陶瓷相比，可以增大定子的振动幅度，体积小、结构紧凑、电机输出更大。

技术领域

本发明涉及一种H型定子结构的驻波型直线超声波电机。

背景技术

目前流行的驻波型直线超声波电机主要是基于压电陶瓷的横向振动模式和纵向振动模式来激励出定子的复合模态，压电陶瓷主要粘贴于金属弹性体的顶部、底部和正面用以同时激发出两种工作模态来复合而成一种定子的新型工作模态，形成驱动足的椭圆运动，进而驱动动子直线运动。复合模态直线超声波电机定子结构必须同时考虑多个模态振型的激励，因此其定子设计过程相对复杂。单模态直线型超声波电机只需考虑一种模态的激励，定子设计过程相对简单。

目前对于绝大多数单模态驻波型直线超声波电机来说，压电陶瓷只粘贴弹性体上表面，利用压电陶瓷横向振动模式激发出定子的金属弹性体的一阶弯振模态，使驱动足产生斜直线运动，推动动子前进。这种结构方式下，存在着输出较小的问题。

上述问题是在驻波型直线超声波电机的设计过程中应当予以考虑并解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种H型定子结构的驻波型直线超声波电机，定子所包含的三片压电陶瓷一片粘贴于弹性体上表面，其余两片与弹性体两端部凹陷部位紧密粘结，与目前流行的直线型超声波电机相比，该电机结构紧凑、输出更大、适合小型精密装置的驱动，解决现有技术中存在的输出较小，相对不理想的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种H型定子结构的驻波型直线超声波电机，包括定子与动子，定子包括上表面压电陶瓷、左端压电陶瓷、右端压电陶瓷、左驱动足、右驱动足和金属弹性体，金属弹性体采用H型金属弹性体，金属弹性体包括弹性体中部和上凸出部、下凸出部，弹性体中部的两端分别设有伸出的上凸出部，且上凸出部均紧挨金属弹性体的上表面，弹性体中部的两端分别设有伸出的下凸出部，且下凸出部均紧挨金属弹性体的下表面，位于弹性体中部的一端的上凸出部、下凸出部与弹性体中部的端部形成左边槽，位于弹性体中部的另一端的上凸出部、下凸出部与弹性体中部的另一端部形成右边槽，弹性体中部和凸出部整体呈现为H型结构，上表面压电陶瓷设于弹性体中部的上表面，弹性体中部的下表面两端分别设有左驱动足、右驱动足，且左驱动足、右驱动足均设于弹性体中部与动子间，左端压电陶瓷粘结在左边槽内，右端压电陶瓷粘结在右边槽内。

进一步地，左驱动足偏离定子左侧驻波波节位置，右驱动足偏离定子右侧驻波波节位置，偏离方向和偏离距离都相同，偏离距离均为八分之一基波波长，动子放置于左驱动足、右驱动足两驱动足下方。

进一步地，H型金属弹性体的上表面压电陶瓷极化方向为Z轴正方向，施加正方向为Z轴负方向的交变电场；左端压电陶瓷极化方向为Z轴正方向，施加正方向为X轴正方向的交变电场；右端压电陶瓷极化方向为Z轴正方向，施加正方向为X轴负方向的交变电场；在电场作用下，由于逆压电效应，上表面Z方向极化的上表面压电陶瓷发生横向振动，两端部Z方向极化的左端压电陶瓷、右端压电陶瓷发生扭转振动，共同在定子的H型金属弹性体中激发出一阶弯曲振动模态，继而驱使左驱动足、右驱动足进行斜直线运动，推动动子进行移动。

进一步地，上表面压电陶瓷、左端压电陶瓷和右端压电陶瓷上施加同时间相位、同频率的电源。

本发明的有益效果是：