[发明专利]一种利用平动齿轮传动的压电电机

说明书

本发明涉及一种利用平动齿轮传动的压电电机，属于压电电机技术领域。包括定子、转子、XY微位移平台、第一驱动机构和第二驱动机构；转子为直齿齿轮，设于XY微位移平台上；定子为直齿齿圈设于定子座内，定子和转子啮合传动；第一驱动机构、第一配重块、第二驱动机构和第二配重块通过柔性铰链均布在定子座的外圆周上；第一驱动机构由一对位移放大机构和压电叠堆构成A组振子；第二驱动机构由一对位移放大机构和压电叠堆构成B组振子；A组振子和B组振子均在谐振状态下工作，A组振子的输出位移或B组振子的输出位移通过柔性铰链和定子座传递到定子上，再由转子输出。本发明有利于发挥压电驱动器的高功率密度输出特性，能量损耗减小，传动效率高。

技术领域

本发明属于压电电机技术领域，具体涉及一种利用平动齿轮传动的压电电机。

背景技术

压电电机是当前新型驱动器的研究热点，驱动原理上利用了压电陶瓷的电致伸缩效应，具有分辨率高，响应速度快，无电磁干扰，断电自锁等优点。目前发展起来的压电电机主要是利用定子的机械振动，通过定子和转子间的摩擦耦合实现连续旋转或直线运动，摩擦损耗导致了这些电机的输出效率大大降低。为了解决摩擦损耗的问题，目前常见的做法是研发新型摩擦材料，虽然这种方法能够提高电机的使用寿命和效率，但并没有改变摩擦驱动的本质，没有从根本上消除滑动摩擦和摩擦损耗。本发明将平动齿轮传动与压电驱动相结合，提出了一种利用平动齿轮传动的压电电机，极大的减小了系统的摩擦损耗，同时两组压电振子均工作在谐振状态下，输出功率较大。

一种利用压电振子输入的能量带动偏心转子转动的压电马达，该压电马达的平均效率为25.3％，最大输出功率为8.45W。现存的压电马达中功率超过1W,效率超过10％的压电马达大多都是超声电机，而工作在低频下的压电马达输出功率大多很低，其本质原因还是因为摩擦损耗较大。另一种压电摆线马达，该压电马达的定子是内齿轮，转子是外齿轮，由于是利用齿轮传动，所以从本质上减小了摩擦损耗。但是该齿轮的模数为0.082，定转子的齿数分别为405和400，单个齿的全齿高为0.013mm，加工难度极大。由于其定转子的齿形极小，其负载能力儿也会大大减弱，最大输出转矩为0.014Nm，最大效率为25.5％。

发明内容

为了解决现有的压电摩擦型电机摩擦损耗大、功率损失大、传动效率低、传动精度不高等问题，本发明提供一种利用平动齿轮传动的压电电机。

一种利用平动齿轮传动的压电电机包括定子12、转子13、XY微位移平台9、第一驱动机构和第二驱动机构；

所述转子13为直齿齿轮，通过轮轴、轴承和轴承座10的配合活动设于XY微位移平台9上；

所述定子12为直齿齿圈，定子12固定设于定子座11内，定子座11为圆环状；定子12和转子13啮合传动；

所述定子座11的外圆周上分别通过柔性铰链设有第一驱动机构、第一配重块16、第二驱动机构和第二配重块17；第一驱动机构和第二驱动机构相邻；第一配重块16和第二配重块17；第一驱动机构和第一配重块16在X方向上，第二驱动机构和第二配重块17在Y方向上；

所述第一驱动机构包括第一振子座1、第一压电叠堆2、第一位移放大机构3、第二位移放大机构4；所述第一压电叠堆2固定设于第一位移放大机构3上，第一位移放大机构3、第一压电叠堆2和第二位移放大机构4构成A组振子；

所述第二驱动机构包括第二振子座5、第二压电叠堆6、第三位移放大机构7、第四位移放大机构8；所述第二压电叠堆6设于第三位移放大机构7上，第三位移放大机构7、第二压电叠堆6和第四位移放大机构8构成B组振子；

所述A组振子和B组振子均在谐振状态下工作，A组振子的输出位移或B组振子的输出位移通过柔性铰链和定子座11传递到定子12上，再由转子13输出。

进一步限定的技术方案如下：

所述定子12的外圆周和定子座11的内圆周之间通过过盈配合固定连接。