[实用新型]一种基于多模态转换型压电振子的多自由度超声电机

说明书

本实用新型提供了一种基于多模态转换型压电振子的多自由度超声电机，包括万向牛眼轮、转子、连接件、压电陶瓷片、振子、轴、螺钉、方形螺母、弹簧、垫片、薄螺母、底座、支架；压电陶瓷片贴在振子上，振子安装在连接件上，连接件装在轴上且可绕轴旋转，支架安装在底座上；螺钉穿过连接件且通过方形螺母固定在底座上，薄螺母与垫片使弹簧压在连接件上，在拧紧螺钉的同时，通过杠杆原理使振子压在转子上；转子通过4个分别固定在底座与支架上的万向牛眼轮对其三个平移的自由度进行约束；通过杠杆原理调节振子与转子之间的预紧力，从而获得合适的预紧力；在4个万向牛眼轮约束转子的同时，保证转子3个自由度的转动。

技术领域

本实用新型涉及超声电机设计领域，具体为一种基于多模态转换型压电振子的多自由度超声电机。

背景技术

众所周知，传统电磁电机已经发展了一百多年，电磁感应式的电机已经发展的十分成熟。然而电磁电机需要配合减速机构来实现低速大转矩，这将直接导致结构尺寸和重量增大；此外由于电磁电机的工作原理是利用磁场产生扭矩，如果电机在强磁场环境中工作，那么电机转子将无法正常运转，导致电磁电机无法正常工作。基于上述原因，电磁电机无法适用于某些特定领域，例如摄像头的旋转调节，照相机镜头的聚焦，微型驱动器等等。

随着科学技术的发展，在生物医学、机器人、航空航天等高新技术领域，对于驱动技术人们提出了更高要求，如微米级甚至纳米级精度、微型体积、无电磁干扰以及良好的环境适应性等。因此研制出基于新型原理的电机从而代替电磁电机成为了当前的研究方向，而超声电机所具有的诸多优点使其备受关注。近四十年来，世界各国都在研制超声电机，使得超声电机理论愈加完善，且一部分技术已运用于特殊领域和民用领域。

相比于多自由度超声电机，人们对与单自由度超声电机的研究已日趋成熟，此外，随着人们对于多自由度驱动的需求不断增加，单自由度超声电机愈渐无法满足人们的要求。若每个自由度均有一台单自由度超声电机来完成，势必会造成电机体积过大，结构过于复杂，动态性能差等诸多问题。因此，若能研制出一种功能齐全，性能优良的多自由度超声电机来实现多个自由度的驱动显得格外重要。

随着科技的发展，越来越多的领域对多自由度超声电机需求的增加，使得各种基于不同类型，基于不同原理的多自由度电机得到重视和发展。这些多自由度电机的驱动方式主要分为：电磁驱动和摩擦驱动。多自由度电磁电机具有体积较大，结构复杂，工艺性较差等缺陷，而基于摩擦驱动的多自由度超声电机正好可以弥补这些不足，并具有超声电机自身带来的以下优点：低速大转矩、无电磁干扰且不受电磁干扰、断电自锁、响应快、噪声小、定位精度高、力矩密度大等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷或问题，提供一种基于多模态转换型压电振子的多自由度超声电机，解决了电机输出性能降低、电机夹持对运行造成影响、驱动振子性能一致性的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于多模态转换型压电振子的多自由度超声电机，包括万向牛眼轮、转子、压电陶瓷片、振子、底座、支架、螺钉、弹簧、连接件和轴；所述万向牛眼轮、转子、压电陶瓷片、螺钉、弹簧均为标准件；所述压电陶瓷片贴在振子上，所述振子安装在连接件上，所述连接件装在所述轴上，所述支架安装在底座上，所述万向牛眼轮安装在支架上，所述连接件可绕轴旋转。

优选地，所述振子尺寸外形、固定方式由模态分析、动力学分析、压电分析的仿真与优化得出。

优选地，所述压电陶瓷片的贴片位置由模态分析、动力学分析、压电分析的仿真得出。