[发明专利]一种单相激励双向运动的微型超声电机及方法

权利要求书

1.一种单相激励双向运动的微型超声电机，包括定子(1)、与定子(1)连接的动子(2)和安装定子(1)与动子(2)的基体(3)，其特征在于，所述的定子(1)包括对称分布的两个压电叠堆陶瓷和驱动足(15)，所述的动子(2)的双向运动通过分别激发定子的两个压电叠堆陶瓷使驱动足产生斜椭圆运动来实现；

所述的定子(1)利用高能量密度的d₃₃压电叠堆激发其高频微幅振动，通过给一侧的压电叠堆陶瓷施加电压信号来激发电机驱动足(15)的一阶弯振模态，从而形成斜椭圆运动轨迹，通过切换电机的驱动电极来实现双向运动。

2.根据权利要求1所述的一种单相激励双向运动的微型超声电机，其特征在于，所述的定子(1)还包括压电叠堆陶瓷左(11)、压电叠堆陶瓷右(12)、中心梁(13)和基体框架(14)，所述的中心梁(13)设在基体框架(14)的孔内，所述的压电叠堆陶瓷左(11)和压电叠堆陶瓷右(12)的两侧分别连接与中心梁(13)和基体框架(14)，所述的驱动足(15)设于基体框架(14)上。

3.根据权利要求2所述的一种单相激励双向运动的微型超声电机，其特征在于，所述的基体框架(14)为带方孔的对称型结构。

4.根据权利要求3所述的一种单相激励双向运动的微型超声电机，其特征在于，所述的中心梁(13)设于基体框架(14)的中心线上。

5.根据权利要求3所述的一种单相激励双向运动的微型超声电机，其特征在于，所述的压电叠堆陶瓷左(11)和压电叠堆陶瓷右(12)等高布置且对称分布。

6.根据权利要求3所述的一种单相激励双向运动的微型超声电机，其特征在于，所述的驱动足(15)设于基体框架(14)上中心线的顶部。

7.根据权利要求2所述的一种单相激励双向运动的微型超声电机，其特征在于，所述的基体(3)包括预紧弹簧(31)、调节螺栓(32)、U型夹具(33)、底座(34)和滑轨机构(35)，所述的预紧弹簧(31)通过滑轨机构(35)连接动子(2)，所述的U型夹具(33)的一端连接动子(2)，另一端通过调节螺栓(32)夹持定子(1)。

8.根据权利要求7所述的一种单相激励双向运动的微型超声电机，其特征在于，所述的动子(2)为滑块。

9.根据权利要求1所述的一种单相激励双向运动的微型超声电机，其特征在于，所述的动子(2)是可为绕一固定转轴旋转的转子。

10.一种采用权利要求7所述的单相激励双向运动的微型超声电机的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、拉伸预紧弹簧(31)，预紧弹簧(31)通过滑轨机构(35)使电机定子(1)与动子(2)接触，此时弹簧力转换为定子(1)与动子(2)之间的预压力；

步骤2、当确定预紧弹簧(31)的位置后拧紧定位螺栓(36)即可完成预压力的施加；

步骤3、U型夹具(33)通过调节螺栓(32)与定子(1)连接，通过调节螺栓(32)来调整两端夹持力的大小，确定好后拧紧两侧的调节螺栓(32)来完成定子(1)的夹持和定位；

步骤4、给压电叠堆陶瓷左(11)输入正弦电压信号，利用压电陶瓷的d₃₃效应，激发出定子(1)的一阶弯振，从而使驱动足(15)形成斜椭圆逆时针旋转；

步骤5、定子(1)与动子(2)接触面上的质点产生斜椭圆轨迹，通过两者之间的摩擦作用来推动动子(2)向左直线运动；

步骤6、切换正弦电压信号给压电叠堆陶瓷右(12)，驱动足(15)形成斜椭圆顺时针旋转，此时动子(2)向右直线运动。