[发明专利]基于超声振动减摩现象箝位式压电步进电机及电激励方法

说明书

本发明提供了一种基于超声振动减摩现象箝位式压电步进电机及电激励方法，包括第一换能器、第二换能器、第一导轨夹具、第二导轨夹具、第一换能器夹具、第二换能器夹具、直线运动动子、叠层压电陶瓷、连接杆和基座；第一换能器由第一换能器夹具固定在基座上，第二换能器由第二换能器夹具固定并且第二换能器夹具与基座之间滑动连接；第一导轨夹具及第二导轨夹具与第一换能器及第二换能器固定连接；所述叠层压电陶瓷的一端与基座连接，所述叠层压电陶瓷的另一端通过所述连接杆与第二换能器夹具连接。应用本技术方案可实现在保持实现纳米级分辨率的同时还可以进行双向无限行程的运动。

技术领域

本发明涉及压电电机领域，具体是指一种基于超声振动减摩现象箝位式压电步进电机及电激励方法。

背景技术

压电电机具有分辨率高、断电自锁、输出力大和速度相应快等特点，其中箝位式压电电机是一种模仿生物尺蠖运动原理而设计出的压电电机类型，它与其它的步进式压电电机相比，箝位式压电电机具有承载能力大、定位精度高的特性。通过对叠成压电陶瓷单步位移量的不断累积，箝位式压电电机在理论上是可以实现在保持实现纳米级分辨率的同时还可以进行双向无限行程的运动，这可以满足大部分领域中对大行程、高精度、大推力等性能上的要求。

但是现有的箝位式压电电机为了满足不同的工程环境设计出了一系列复杂的结构，如：多足箝位式压电电机(CN102136811B)，这增加了压电电机的装配难度与加工成本。并且大部分的箝位式压电电机受限于“钳位—驱动—钳位”这一驱动原理。箝位式压电电机在工作一段时间后会受到一定程度的磨损，这一磨损会导致箝位式压电电机无法有效的完成“钳位”这一动作，使箝位式压电电机的性能下降，更严重的情况下将会导致电机的无法正常工作。

上世纪90年代研制的一种环形三叠片超声振子箝位压电直线微动马达(周铁英,董蜀湘,刘小萍,李龙土,张孝文.超声振子箝位压电直线微动马达研究[J].声学学报,1993(01):29-33.)，其三叠片超声振子与导轨的固定方式为通过预紧螺杆来调整预紧环的松紧程度使其“包”在导轨上。这种固定方式对导轨的加工精度要求很高，如果导轨的加工精度过低，则可能会使该微动马达在运行过程中卡住。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于超声振动减摩现象箝位式压电步进电机及电激励方法，实现在保持实现纳米级分辨率的同时还可以进行双向无限行程的运动。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于超声振动减摩现象箝位式压电步进电机，包括第一换能器、第二换能器、第一导轨夹具、第二导轨夹具、第一换能器夹具、第二换能器夹具、直线运动动子、叠层压电陶瓷、连接杆和基座；第一换能器由第一换能器夹具固定在基座上，第二换能器由第二换能器夹具固定并且第二换能器夹具与基座之间滑动连接；第一导轨夹具及第二导轨夹具与第一换能器及第二换能器固定连接；所述叠层压电陶瓷的一端与基座连接，所述叠层压电陶瓷的另一端通过所述连接杆与第二换能器夹具连接。

在一较佳的实施例中：所述第一导轨夹具及第二导轨夹具分别具有第一夹持腔及第二夹持腔，所述直线运动动子的两端分别插入所述第一夹持腔及第二夹持腔弹性夹持，并在所述第一夹持腔及第二夹持腔内做直线运动。

在一较佳的实施例中：所述第一换能器夹具及第二换能器夹具分别具有第三夹持腔及第四夹持腔，所述第三夹持腔及第四夹持腔分别用于夹持所述第一换能器及第二换能器的振动节面。

在一较佳的实施例中：所述第一导轨夹具远离所述直线运动动子的一端通过螺柱与所述第一换能器固定连接；所述第二导轨夹具远离所述直线运动动子的一端通过螺柱与所述第二换能器固定连接。

在一较佳的实施例中：第二换能器夹具的底部设置有滑轮，所述滑轮抵接所述基座。

一种基于超声振动减摩现象箝位式压电步进电机的电激励方法，采用了上述的基于超声振动减摩现象箝位式压电步进电机，包括以下步骤：